- •3.1.2.1. Граничні умови першого роду 27
- •Частина 1
- •1. Основні поняття та визначення
- •2. Математична модель конвективного теплообміну
- •2.1. Рівняння енергії
- •2.2. Рівняння руху (Навьє - Стокса)
- •2.3. Рівняння нерозривності
- •2.4. Математична модель конвективного теплообміну. Умови однозначності
- •3. Окремі випадки розв’язання математичної
- •3.1. Стаціонарна теплопровідність
- •3.1.1. Теплопровідність плоскої необмеженої пластини
- •3.3.1.1. Граничні умови першого роду
- •3.1.1.2. Граничні умови третього роду. Теплопередача
- •3.1.2. Теплопровідність необмеженої циліндричної стінки
- •3.1.2.1. Граничні умови першого роду
- •3.1.2.2. Граничні умови третього роду (теплопередача)
- •3.2. Нестаціонарна теплопровідність
- •4. Конвективний теплообмін
- •4.1. Основи теорії подібності
- •4.2. Основні принципи методу аналізу розмірностей
- •4.3. Критерії гідродинамічної подібності
- •4.4. Критерії теплової подібності
- •4.5. Критеріальне рівняння конвективного теплообміну
- •4.6. Принципи отримання окремих критеріальних залежностей
- •4.7. Окремі випадки конвективного теплообміну
- •4.7.1. Теплообмін при течії у трубах
- •4.7.2. Теплообмін при поперечному обтіканні
- •4.7.3 Теплообмін при природній конвекції
- •5. Теплообмін при зміні агрегатного стану
- •5.1. Теплообмін при кипінні
- •5.2. Теплообмін при конденсації пари
- •6. Теплообмін при випромінюванні
- •7. Методика розрахунку теплообмінників
- •7.1. Класифікація теплообмінних апаратів
- •7.2. Основні положення і рівняння теплового розрахунку
- •7.3. Гідромеханічний розрахунок теплообмінних апаратів
- •Частина 2
- •1. Нагрівання, охолодження, конденсація
- •1.1. Загальні поняття та визначення
- •1.2. Гріючі агенти і способи нагрівання
- •1.2.1. Нагрівання водяною парою
- •1.2.2. Нагрівання гарячою водою
- •1.2.3. Нагрівання топковими газами
- •1.2.4. Нагрівання високотемпературними теплоносіями
- •1.2.5. Нагрівання електричним струмом
- •1.3. Охолоджуючі агенти, способи охолодження і конденсації
- •1.3.1. Охолодження до звичайних температур
- •1.3.2. Охолодження до низьких температур
- •1.3.3. Конденсація пари
- •2. Випарювання
- •2.1. Загальні поняття та визначення
- •2.2. Однокорпусні випарні установки
- •2.2.1. Матеріальний баланс
- •2.2.2. Тепловий баланс
- •2.2.3. Поверхня нагрівання
- •2.2.4. Температурні втрати і температура кипіння розчинів
- •2.3. Багатокорпусні випарні установки
- •2.3.1. Основні схеми багатокорпусних випарних установок (бву)
- •2.3.2. Матеріальний баланс
- •2.3.3. Тепловий баланс
- •2.3.4. Загальна корисна різниця температур і її розподіл по корпусах
- •2.3.5. Розподіл загальної корисної різниці температур за умови рівності поверхонь нагріву корпусів
- •2.3.6. Розподіл загальна корисна різниця температур за умови мінімальної сумарної поверхні нагрівання корпусів
- •2.3.7. Вибір числа корпусів
- •2.4. Будова випарних апаратів
- •2.5. Розрахунок багатокорпусних випарних установок
- •2.5.1. Наближений розрахунок
- •2.5.2. Схема розрахунку багатокорпусної випарної установки
- •2.5.3. Уточнений розрахунок
- •3.1. Загальні відомості
- •3.2. Основні параметри вологого повітря
- •3.4. Рівновага при сушінні
- •3.5. Вологість матеріалу і зміна його стану в процесі сушіння
- •3.6. Матеріальний і тепловий баланс сушіння
- •3.7. Графоаналітичний розрахунок процесу сушіння
- •3.8. Варіанти процесу сушіння
- •3.8.1 .Сушіння з частковим підігрівом повітря в сушильній камері
- •3.8.2. Сушіння з проміжним підігрівом повітря по зонах
- •3.8.3. Сушіння з частковою рециркуляцією відпрацьованого повітря
- •3.9. Швидкість і періоди сушіння
- •3.10. Зміна температури матеріалу в процесі сушіння
- •3.11. Інтенсивність випару вологи
- •3.11.1. Випар вологи з поверхні матеріалу
- •3.11.2. Переміщення вологи у середині матеріалу
- •3.12. Тривалість процесу сушіння
- •3.13. Конструкції сушарок
- •4. Холодильні процеси
- •4.1. Термодинамічні основи одержання холоду
- •4.2. Методи штучного охолодження
- •Основна
- •Додаткова
- •Теплові процеси та апарати
Частина 2
1. Нагрівання, охолодження, конденсація
1.1. Загальні поняття та визначення
У хімічній промисловості широко поширені теплові процеси - нагрівання й охолодження рідин, газів і конденсація пари, що проводяться в теплообмінниках, про які ми почали говорити у минулому семестрі.
Речовини, що беруть участь в процесі передачі тепла, називають теплоносіями. Теплоносії, що мають більш високу температуру, ніж середовище, що нагрівається, і віддають тепло, прийнято називати гріючими агентами, а теплоносії з більш низькою температурою, ніж середовище, від якого вони сприймають тепло, - охолоджуючими агентами.
Як прямі джерела тепла в хімічній технології використовують головним чином димові гази, що представляють собою газоподібні продукти горіння палива, і електричну енергію. Речовини, що одержують тепло від цих джерел і що віддають його через стінку теплообмінника середовищу, що нагрівається, звуться проміжними теплоносіями. До числа розповсюджених проміжних теплоносіїв (нагріваючих агентів) відносяться водяна пара і гаряча вода, а також так звані високотемпературні теплоносії - перегріта вода, мінеральні олії, органічні рідини, розплавлені солі, рідкі метали і їх сплави.
Як охолодні агенти для охолодження до звичайних температур (10 30С) застосовують в основному воду і повітря.
Вибір теплоносіїв залежить у першу чергу від необхідної температури нагрівання чи охолодження і необхідності її регулювання. Крім того, промисловий теплоносій повинний забезпечити досить високу інтенсивність теплообміну при невеликих масових і об'ємних витратах. Бажано також, щоб теплоносій був нетоксичний, термічно стійким, не робив руйнуючого впливу на матеріал теплообмінника і разом з тим був досить доступною, дешевою речовиною.
У багатьох випадках економічно доцільним виявляється утилізація тепла деяких напівпродуктів, продуктів і відходів виробництва, що використовуються як теплоносії у теплообмінних апаратах.
1.2. Гріючі агенти і способи нагрівання
1.2.1. Нагрівання водяною парою
Одним з найбільш широко застосовуваних нагріваючих агентів, є насичена водяна пара. Це обумовлюється істотними перевагами її як теплоносія. У результаті конденсації пари одержують великі кількості тепла при відносно невеликих витратах пари. У наслідок високих коефіцієнтів тепловіддачі від пари, що конденсується, опір переносу тепла з боку пари малий. Це дозволяє проводити процес нагрівання при малій поверхні теплообміну.
Важливою перевагою насиченої пари є сталість температури її конденсації (при даному тиску), що дає можливість точно підтримувати температуру нагрівання, а також у разі потреби регулювати її, змінюючи тиск гріючої пари. Пара задовольняє також іншим вимогам, пропонованим до теплоносіїв (доступність, пожежобезпечність і ін.).
Основний недолік водяної пари - значне зростання тиску з підвищенням температури. У наслідок цього температури, до яких можна робити нагрівання насиченою водяною парою, звичайно не перевищує 180-195С, що відповідає тиску пари 10-12 ат.
При великих тисках потрібно занадто товстостінна і дорога теплообмінна апаратура, а також великі витрати на комунікації й арматуру.
Більш економічна утилізація водяної пари, одержуваної після його використання в паросилових установках.
Найбільш поширене нагрівання глухою парою.
У тих випадках, коли припустиме змішування середовища, що нагрівається, з паровим конденсатом, використовують нагрівання гострою парою, яку вводять безпосередньо в рідину, що нагрівається.