СПОСОБЫ НАГРЕВАНИЯ, ОХЛАЖДЕНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННИКОВ И КОНДЕНСАТОРОВ
Способы нагревания производятся нагревающими агентами, т.е горячим теплоносителем, который дает тепло.
Способы охлаждения производятся охлаждающими агентами, т.е холодным теплоносителем, который отнимает тепло.
Требования, предъявляемые к теплоносителям.
1. обеспечение требуемой температуры нагрева или охлаждения.
2. достаточно высокая интенсивность теплообмена (↑ коэффициент теплоотдачи (α)).
3. малый расход, что обеспечивается ↑ теплоемкостью, ↑ теплотой конденсации.
4. хорошие эксплуатационные качествф:
а) термическая устойчивость (не разлагается).
б) не горюч, не взрываем.
в) низкая вязкость.
г) низкая коррозионная активность.
д) малая токсичность.
5. низкая стоимость.
Перечень теплоносителей
Процессы нагревания
Косвенные
· водяным паром
в технике самый распространенный теплоноситель- насыщенный водяной пар – пар, который имеет температуру равной температуры его конденсации при данном давлении.
1 атм. = 1000С – насыщенный пар
При конденсации пара происходит выделение тепла.
- расход пара
- теплота конденсации, теплота парообразования, испаряем 1кг H2O→2200кДж/кг.
-количество тепла, который отдает перегретый пар охлаждаясь от 
до 
- количество тепла, который отдает перегретый пар при переходе в жидкое состояние.
количество тепла, который отдает конденсат при его охлаждении.
|
|
|
Из всех этих 
, 
наибольшее, т.к больше всего тепла выделяется при конденсации насыщенного пара.
«+» нагреванием водяным паром
o большая теплота конденсации→маленький расход пара.
o высокая интенсивность теплообмена
o постоянная температура конденсации (удобно для регулирования процесса)
o хорошие эксплуатационные качества.
«-» нагреванием водяным паром
o быстрый рост давления с ростом температур (5 атм. = 1510С, 40 атм. = 2500С), поэтому водяной пар используют при t= 180-1900С при соответствующем давлении в 10-20атм.
Используют два вида нагрева.
1. нагрев глухим паром ч/з стенку.
2. нагрев острым паром путем смешения
Нагрев глухим паром ч/з стенку→паровая линия.
Конденсат является чистым, его используют вновь для подачи в котлы с получением пара.
Нагрев острым паром путем смешения.
Пар проходит, барботирует в жидкость и нагревает ее, жидкости становиться больше, выходит горячая вода. Его используют если жидкость и пар можно смешивать.
· горячей водой
Производиться при 1атм. и температуре не выше 1000С. При необходимости для более высокой температуры используется перегретая вода (3 атм.=1200С- перегретая вода)
Вода имеет ряд достоинств:
|
|
|
o ↑ теплоемкостью
o малый расход
o ↑ коэффициент теплоотдачи (α)
o хорошие эксплуатационные свойства.
o возможность утилизации тепла (использование горячего конденсата)
Недостатки
o невысокие температуры нагрева
o отложение солей (накипь) до t= 600С накипь практически не выделяется.
· минеральными маслами
масла, которые получают на нефтезаводе, нагревание маслами можно проводить до t= 200-2500С.
«+»
o масла дешевые теплоносители
o ↑ температура теплоносителя
«-»
o горючесть, взрывоопасность
o термическое разложение
o загрязнение поверхности со стороны масла смолами →прогорит труба
Используют два вида нагрева.
1. нагрев с естественной циркуляцией
2. нагрев с принудительной циркуляцией
· высокотемпературными органическими теплоносителями.
Это органические вещества и их смеси (глицерин, этиленгликоль, дифилин)
Органические теплоносители нагревают примерно до тех же температур, что и минеральные масла t= 200-2500С. Они меньше разлагаются.
Способы нагрева такие же, что у масел.
· расплавами солей
соль плавиться при t= 700-8000С. Используют соли с температурой выше их tплав
Нитрит-нитратная смесь до 500-5500С (40%-NaNO2, 7%-NaNO3, 53% KNO3), используется смесь как охлаждающая, так и нагревающая.
|
|
|
«+»
o высокая температура нагрева
o удобство использования
«-»
o сильнейшие окислительные свойства
o горючи, взрывоопасны.
o высокая коррозионная активность.
o высокая стоимость
Прямые
· топочными газами
топочный газ - продукт сгорания топлива (твердого, жидкого или газообразного)
Сжигание происходит в топке или печи.
1. родиантная камера печи – нагрев происходит за счет конверсии и теплового излучения (высокая температура)
2. перевая (стенка)
3. конвективная камера – в ней проходит часть нефти, часть воздуха, который используется для сжигания газа (температура ниже).
4. труба
«+»
o возможность нагрева до высоких температур
o низкое давление со стороны топочного газа
«-»
o малая теплоемкость → высокий расход газа
o ↓ коэффициент теплоотдачи (α)
o неравномерность нагрева
· электрическим током.
Нагрев электрическим током осуществляется тремя способами.
1. нагрев электросопротивлением - нагрев за счет выделения тепла при прохождении тока ч/з специальные нагревательные элементы (ленты, спирали)
2. индукционный нагрев состоит в том, что нагрев происходит за счет сердечника соленоидной катушки- нагрев токами Фуко.
|
|
|
3. высокочистотный нагрев- печи СВЧ, за счет наведения токов внутри определенного объема.
«+»
o широкий диапазон температур
o возможность нагрева до ↑ температуры, только газами и электропечами.
o возможность автоматического регулирования
«-»
o сложность аппаратурного оформления
o высокая стоимость нагрева
Процесс охлаждения
Охлаждающие агенты
· вода
«+»
o низкая температура охлаждения
o высокая теплоемкость →малый расход
o ↑ коэффициент теплоотдачи (α)
o хорошие эксплуатационные качества
«-»
o дефицит
Часто используются водооборотные циклы в промышленности.
Градирня- вода разбрызгивается, охлаждается как продувкой воздухом, так и при ее испарении. Нагревается вода после теплообменника на небольшую разность температур, поэтому используется большое количество воды. Нельзя нагревать воду выше 600С, т.к образуется накипь.
· воздух
охлаждающий агент очень распространен
«+»
o неисчерпаем
o хорошие эксплуатационные качества
«-»
o зависимость от времени года
o низкая теплоемкость →большой расход
o ↓ коэффициент теплоотдачи (α)
Сейчас аппараты воздушного отопления все шире используются
Особенности этих аппаратов:
o использование ребристых труб
o принудительная циркуляция.
Конденсация
Конденсация - перевод пара в жидкое состояние, путем его охлаждения. Она очень распространена в хим. промышленности.
Применяется: 1) для нагрева (пар конденсируется и выделяется тепло)
2) как средство создания и поддержания вакуума.
3) как метод ожижения 100% продуктов производства (самогоноварения) - колонна
4) для выделения пара из его смеси с газом.
При конденсации давление ↓ до давления насыщенного пара соответствующего данной температуре. Пар содержит неконденсированные примеси, поэтому для поддержания вакуума нужно удалять вакуумом-насосом неконденсированные примеси.
Виды конденсации.
1) поверхностная конденсация, когда охлаждения осуществляется ч/з стенку.
2) смешением- непосредственный контакт пара с холодной водой
Поверхностная конденсация – производиться в теплообменниках конденсатора, путем охлаждения ч/з стенку. (кожухотрубчатые теплообменники).
Конденсаторы смешения делят на:
o сухие- жидкость и неконденсированные примеси удаляются отдельно
o мокрые- жидкость и неконденсированные примеси удаляются совместно
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 430; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!