Файл: 4. 1 Основные виды тепломассообменного (тмо) оборудования и их классификация.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2023
Просмотров: 57
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
= 0,02.
Суммарная теплопередача лучеиспусканием между телами:
где еn - приведенная степень черноты системы тел; с0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, с0 = 5,67 Вт/(м2 • К4); F - площадь теплопередающей поверхности, м2.
Приведенная степень черноты системы тел с плоскопараллельными поверхностями F и F .
,
8) Теоретические основы массообмена.
Массовый поток среды. Закон Фика. Относительная концепция воздуха в смеси g (g + g =1) будет возрастать по мере удаления от поверхности. В результате возникает массовый поток воздуха направленный в сторону уменьшения градиента т.е к поверхности. С учетом равенства g + g =1
и из уравнения следует Закон Фика
g , g - концентрации компонента среды, пара. D- коэффициент концентрационной диффузии.
Суммарный поток на поверхности. Стефановский поток воздуха , направленный от поверхности, накладывается на массовый поток пара в воздухе m. В результате плотность полного потока пара от поверхности будет представлять сумму молекулярных и конвективных составляющих. m =
Массовый поток при небольших концентрациях компонента. Если p p то уравнение для массового потока m можно упростить.
где D- коэффициент концентрационной диффузии. , - концентрация пара на поверхности, в воздухе. Записывая плотность массового потока пара через коэф конвективной массоотдачи ( анологично коэф конвективной теплоотдачи ), получим
где - коэф массоотдачи отнесенный к разности парциальных давлений. Уравнение конвективной массоотдачи, записанное через разность концетрации имеет вид.
9) Рекуперативные теплообм аппар непрерывного действия.
- Кожухотрубчатые аппараты
Применяются когда требуется высокая производительность аппарата и больш поверхность теплообменника. Могут иметь вертикальное и горизонтальное исполнение.
Основные типы кож-трубн аппар
I - одноходовой с жестким креплением трубных решеток. Аппарат из ряда трубок 1 , кот приварены к трубной решетке2. Трубные решетки помещены в кожух.3 на корпусе аппарата 4 имеются штуцера 5 для подвода, отвода теплоносителя. Трубное и межтрубное пространство в аппарате разобщены, каждое из нх может делится с помощью перегородок на ходы.
II – многоходовой с жестким креплением трубн решеток. Ш – пленочный аппарат. IV- аппарат с линзовым компенсатором на корпусе
. Также бывают аппараты с плавающей головкой закрытого типа
, с плавающей головкой открытого типа, с сальниковым компенсатором, с U образными трубками.
Особенностями кожехотр аппаратов является то, что проходное сечение межтрубн пространства в 3 раза больше по сравнению с трубными поэтому при одинаковых расходах теплоносителя особенно если теплообмен происходит без изменения агрегатного состояниячасто получаются пониженные скорости.
-Спиральные теплообменники – 2 металлические ленты ( 3-7мм) соед. в середине и навитое вокруг этой перегородки т.о., что образует 2 канала. 1-для греющей среды, 2- для нагреваемой. Между этими двумя средами происходит теплообмен через металл стенку.
С .Т. теплообм. Могут иметь вертик и гориз расположение. Основные преимущества – они имеют относительно высокие скорости движения теплоносителя , длительность работы без отчистки каналов. Недостатки – большая металлоемкость сложность изготовления, малая плотность
Принципиальная схема
- Пластинчатые теплообмен. Бывают разных конструкций: разборные, полуразборные неразборные. Самые распр. разборные. Применяются когда коэф теплоотдачи сред примерно равны.
Группа пластин 1, кот передает тепло от одного теплообменника другому. Они подвешены на горизонт. штангах Концы верхн.. и нижн. Штангах закреплены в неподв. плите 6 и на стойке 3.при помощи наживой плиты 5 и винта 4 пластины собраны и сжаты в один пакет. В рабочем состоянии пластины плотно прижаты к друг другу, а пространство канала уплотняется прокладками 7. Из-за этого обр-ся 2 рода канала, изолир друг от друга изолир стенкой Для греющей среды и нагреваемой.Обе системы соединяются со своими коллекторами и штуцерами для ввода вывода сред.
- Гладкотрубные аппараты.
1-внешн труба. 2-внутр труба
3-линзовый компенсатор
4-трубная решетка 5-калач
В внешн трубу 1 вставлена 2
меньшего диаметра. Теплообмен осуществляется через трубы от горячего теплоносителя к холодному.
10) Рекуперативные теплообмен. периодического действия
. –Водоподогрев аккумуляторы
применяются для подогрева сетевой воды. Это сосуд большой емкости с паровым(водяным ) отоплением Вода в подогревателе нагреваются в течении 4-5 часов, а расход за 30 мин.
Стальной бак 1, покрытый тепловой изоляцией полностью заполняется водой через штуцер 3 Затем он перекрывается. Когда уровень воды в баке достигает предел. значения (водоуказ. стекло 7) Затем открывают штуцера 5,6 и гор теплонос проходит через трубчат петлю 2 где через стенку отдает свое тепло. 8-манометр. 9- возд кран Регулирование процесса происходит с помощью. Темп. Датчика связанного с опорной арматурой.
- Варочные котлы Они используются в химической строит. индустрии.
Запарник-Стальной сварной барабан 1 Укреплен на роликовых апорах 7и вращается от редуктора, связ с электродв. 8 . Параллельно оси барабана расположены и укреплены в трубных досках 2 жаровые трубы3. Дым, газы выходят в самозапарник через коробку 4 и пройдя жаровые трубы, выходит через коробку 9. В результате теплообм. дым. газов и материалов находящихся в корпусе 1, из него выделяется вод пары.По патрубку 6 они расп в центре котла. Материал для запаривания поступает через люк10.
-Реакционные аппараты. Их применяют в хим пром. В реак апп обрабатывается жидкий или твердый материал. Путем нагрева его до опред темп и изотермич выдержки. За определ помежуток времени в материале происходят физические, химические изменения.
Тепловую обработку можно осуществлять либо острым, либо глухим паром
Обогрев глух паром менее эффективен чем острым, из-за низкого коэф теплоотдачи от стенки к жидкости т к передача тепла осущ за счет конвекции
Обогрев острым паром более экономичен, однако имеют место большие потери конденсата, т к он не возвращается обратно в котельную, а сбрасывается в дренаж.
острый пар глухой пар
1-автоклав, 2-крышка, 3 перфорир трубка, 4 пар, 5- манометр, 6-термометр, 7- предохр клапан
11) Конструктивно-тепловой расчет регенеративн аппаратов
При расчете т а выдел 2 случая.
Составляем 2 ур-я теплового баланса теплоносителей.
- для непрерывного действия
- для периодического действия
Если в процессе один из теплоносителей измен свое агрегатное состояние то
d
Уравнение теплового баланса составляется для опред теплопроизводит, либо для опред расходов теплоносителей.
Q,dQ-тепл производ, G –расход теплонос, C- теплоемкость теплонос,
- коэф потерь тепла в окр средувремя работы аппарата, dt-время работы аппарата, i- энтольпия теплонос, i пит – питат вод, D-расход пара, G- расход сетевой воды.
Уравнения теплопередачи
ср - для непрерывного действия
в ср - для периодического действия
Для трубчатых аппаратов
F= 1- длина труб, dср – средн диаметр труб, n- число труб, z- число ходов.
Для пластинчатых нерифленых
F=abn ab- длина, ширина пластин, n-число пластин.
Определение среднего температурного напора
Если в аппарате тем-ра теплоносителя изменяется вдоль поверхности теплопередачи, то для прямоточного и противоточного движения теплоносителей:
- температурный напор на том конце поверхности, где он больше. - где он меньше.
Определение коэффициента теплопередачи
Для цилиндрической стенки К=
Суммарная теплопередача лучеиспусканием между телами:
где еn - приведенная степень черноты системы тел; с0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, с0 = 5,67 Вт/(м2 • К4); F - площадь теплопередающей поверхности, м2.
Приведенная степень черноты системы тел с плоскопараллельными поверхностями F и F .
,
8) Теоретические основы массообмена.
Массовый поток среды. Закон Фика. Относительная концепция воздуха в смеси g (g + g =1) будет возрастать по мере удаления от поверхности. В результате возникает массовый поток воздуха направленный в сторону уменьшения градиента т.е к поверхности. С учетом равенства g + g =1
и из уравнения следует Закон Фика
g , g - концентрации компонента среды, пара. D- коэффициент концентрационной диффузии.
Суммарный поток на поверхности. Стефановский поток воздуха , направленный от поверхности, накладывается на массовый поток пара в воздухе m. В результате плотность полного потока пара от поверхности будет представлять сумму молекулярных и конвективных составляющих. m =
Массовый поток при небольших концентрациях компонента. Если p p то уравнение для массового потока m можно упростить.
где D- коэффициент концентрационной диффузии. , - концентрация пара на поверхности, в воздухе. Записывая плотность массового потока пара через коэф конвективной массоотдачи ( анологично коэф конвективной теплоотдачи ), получим
где - коэф массоотдачи отнесенный к разности парциальных давлений. Уравнение конвективной массоотдачи, записанное через разность концетрации имеет вид.
9) Рекуперативные теплообм аппар непрерывного действия.
- Кожухотрубчатые аппараты
Применяются когда требуется высокая производительность аппарата и больш поверхность теплообменника. Могут иметь вертикальное и горизонтальное исполнение.
Основные типы кож-трубн аппар
I - одноходовой с жестким креплением трубных решеток. Аппарат из ряда трубок 1 , кот приварены к трубной решетке2. Трубные решетки помещены в кожух.3 на корпусе аппарата 4 имеются штуцера 5 для подвода, отвода теплоносителя. Трубное и межтрубное пространство в аппарате разобщены, каждое из нх может делится с помощью перегородок на ходы.
II – многоходовой с жестким креплением трубн решеток. Ш – пленочный аппарат. IV- аппарат с линзовым компенсатором на корпусе
. Также бывают аппараты с плавающей головкой закрытого типа
, с плавающей головкой открытого типа, с сальниковым компенсатором, с U образными трубками.
Особенностями кожехотр аппаратов является то, что проходное сечение межтрубн пространства в 3 раза больше по сравнению с трубными поэтому при одинаковых расходах теплоносителя особенно если теплообмен происходит без изменения агрегатного состояниячасто получаются пониженные скорости.
-Спиральные теплообменники – 2 металлические ленты ( 3-7мм) соед. в середине и навитое вокруг этой перегородки т.о., что образует 2 канала. 1-для греющей среды, 2- для нагреваемой. Между этими двумя средами происходит теплообмен через металл стенку.
С .Т. теплообм. Могут иметь вертик и гориз расположение. Основные преимущества – они имеют относительно высокие скорости движения теплоносителя , длительность работы без отчистки каналов. Недостатки – большая металлоемкость сложность изготовления, малая плотность
Принципиальная схема
- Пластинчатые теплообмен. Бывают разных конструкций: разборные, полуразборные неразборные. Самые распр. разборные. Применяются когда коэф теплоотдачи сред примерно равны.
Группа пластин 1, кот передает тепло от одного теплообменника другому. Они подвешены на горизонт. штангах Концы верхн.. и нижн. Штангах закреплены в неподв. плите 6 и на стойке 3.при помощи наживой плиты 5 и винта 4 пластины собраны и сжаты в один пакет. В рабочем состоянии пластины плотно прижаты к друг другу, а пространство канала уплотняется прокладками 7. Из-за этого обр-ся 2 рода канала, изолир друг от друга изолир стенкой Для греющей среды и нагреваемой.Обе системы соединяются со своими коллекторами и штуцерами для ввода вывода сред.
- Гладкотрубные аппараты.
1-внешн труба. 2-внутр труба
3-линзовый компенсатор
4-трубная решетка 5-калач
В внешн трубу 1 вставлена 2
меньшего диаметра. Теплообмен осуществляется через трубы от горячего теплоносителя к холодному.
10) Рекуперативные теплообмен. периодического действия
. –Водоподогрев аккумуляторы
применяются для подогрева сетевой воды. Это сосуд большой емкости с паровым(водяным ) отоплением Вода в подогревателе нагреваются в течении 4-5 часов, а расход за 30 мин.
Стальной бак 1, покрытый тепловой изоляцией полностью заполняется водой через штуцер 3 Затем он перекрывается. Когда уровень воды в баке достигает предел. значения (водоуказ. стекло 7) Затем открывают штуцера 5,6 и гор теплонос проходит через трубчат петлю 2 где через стенку отдает свое тепло. 8-манометр. 9- возд кран Регулирование процесса происходит с помощью. Темп. Датчика связанного с опорной арматурой.
- Варочные котлы Они используются в химической строит. индустрии.
Запарник-Стальной сварной барабан 1 Укреплен на роликовых апорах 7и вращается от редуктора, связ с электродв. 8 . Параллельно оси барабана расположены и укреплены в трубных досках 2 жаровые трубы3. Дым, газы выходят в самозапарник через коробку 4 и пройдя жаровые трубы, выходит через коробку 9. В результате теплообм. дым. газов и материалов находящихся в корпусе 1, из него выделяется вод пары.По патрубку 6 они расп в центре котла. Материал для запаривания поступает через люк10.
-Реакционные аппараты. Их применяют в хим пром. В реак апп обрабатывается жидкий или твердый материал. Путем нагрева его до опред темп и изотермич выдержки. За определ помежуток времени в материале происходят физические, химические изменения.
Тепловую обработку можно осуществлять либо острым, либо глухим паром
Обогрев глух паром менее эффективен чем острым, из-за низкого коэф теплоотдачи от стенки к жидкости т к передача тепла осущ за счет конвекции
Обогрев острым паром более экономичен, однако имеют место большие потери конденсата, т к он не возвращается обратно в котельную, а сбрасывается в дренаж.
острый пар глухой пар
1-автоклав, 2-крышка, 3 перфорир трубка, 4 пар, 5- манометр, 6-термометр, 7- предохр клапан
11) Конструктивно-тепловой расчет регенеративн аппаратов
При расчете т а выдел 2 случая.
-
задают теплов производ аппарата, виды теплонос, их начал и конечн значения температур -
задают конструкцию т а его размеры, начальные параметры теплоносителя и определ конечное знач параметров и теплопроизв .
Составляем 2 ур-я теплового баланса теплоносителей.
- для непрерывного действия
- для периодического действия
Если в процессе один из теплоносителей измен свое агрегатное состояние то
d
Уравнение теплового баланса составляется для опред теплопроизводит, либо для опред расходов теплоносителей.
Q,dQ-тепл производ, G –расход теплонос, C- теплоемкость теплонос,
- коэф потерь тепла в окр средувремя работы аппарата, dt-время работы аппарата, i- энтольпия теплонос, i пит – питат вод, D-расход пара, G- расход сетевой воды.
Уравнения теплопередачи
ср - для непрерывного действия
в ср - для периодического действия
Для трубчатых аппаратов
F= 1- длина труб, dср – средн диаметр труб, n- число труб, z- число ходов.
Для пластинчатых нерифленых
F=abn ab- длина, ширина пластин, n-число пластин.
Определение среднего температурного напора
Если в аппарате тем-ра теплоносителя изменяется вдоль поверхности теплопередачи, то для прямоточного и противоточного движения теплоносителей:
- температурный напор на том конце поверхности, где он больше. - где он меньше.
Определение коэффициента теплопередачи
Для цилиндрической стенки К=