- •Содержание
- •Тема 1. Основные понятия теплообмена 7
- •Тема 2. Теплопроводность 14
- •Тема 7. Теплообмен при фазовых превращениях 64
- •Тема 8. Теплообмен излучением 81
- •Тема 9. Основы теории массообмеНа 102
- •Введение
- •Тема 1. Основные понятия теплообмена
- •1.1 Температурное поле. Изотермическая поверхность.
- •1.2. Градиент температуры
- •1.3. Количество теплоты. Тепловой поток.Удельные тепловые потоки
- •1.4.Элементарные способы передачи теплоты (виды процессов теплообмена)
- •1.5. Сложный теплообмен. Теплоотдача и теплопередача
- •Тема 2. Теплопроводность
- •2.1. Основной закон теории теплопроводности. Закон (гипотеза) Фурье.
- •2.2. Энергетическая форма записи закона Фурье. Коэффициент температуропроводности
- •2.3. Дифференциальное уравнение теплопроводности (дифференциальное уравнение Фурье)
- •2.4. Условия однозначности, необходимые для решения уравнения Фурье
- •2.5. Начальные условия (ну)
- •2.6. Граничные условия (гу)
- •2.7. Методы решения краевой задачи в теории теплопроводности
- •Тема 3. Нестационарная теплопроводность в телах простейшей формы
- •3.1. Математическая формулировка задачи
- •Тема 4. Стационарная теплопроводность
- •4.1 Стационарная теплопроводность в плоской и цилиндрической стенках
- •Тема 5. Теплопередача
- •5.1. Теплопередача через плоскую стенку
- •5.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •5.3. Алгоритм расчета теплопередачи через непроницаемые стенки
- •5.4. Единая формула теплопередачи через стенки классической формы
- •5.5. Интенсификация теплопередачи
- •5.6.Тепловая изоляция
- •Тема 6. Конвективный теплообмен в однофазных средах
- •6.1. Основные понятия и определения
- •6.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •6.3. Основные положения теории подобия
- •6.4. Основные критериальные уравнения
- •6.4.1. Конвективная теплоотдача при свободном движении текучей среды
- •6.4.2. Конвективная теплоотдача при вынужденном движении текучей среды в трубах и каналах
- •6.4.3. Конвективная теплоотдача при вынужденном внешнем обтекании тел
- •6.5. Алгоритм расчета коэффициента теплоотдачипо критериальным уравнениям
- •Тема 7. Теплообмен при фазовых превращениях
- •7.1. Теплоотдача при конденсации паров
- •7.2. Теплоотдача при кипении жидкостей
- •Тема 8. Теплообмен излучением
- •8.1. Основные понятия и определения
- •8.2. Тепловое излучение твердых тел
- •8.3. Основные законы излучения абсолютно черного тела (ачт)
- •8.4. Излучение реальных тел. Закон Кирхгофа.
- •8.4. Особенности излучения газов
- •8.5. Расчет результирующего лучистого потока тепла между телами. Экраны
- •Тема 9. Основы теории массообмеНа
- •9.1. Диффузионный пограничный слой
- •9.2. Массопроводность, массоотдача, массопередача
- •9.3 Критериальные уравнения массоотдачи
- •10. Теплообменные аппараты
- •10.1 Общие сведения о теплообменных аппаратах
- •10.1.1. Рекуперативные теплообменники
- •10.1.2. Регенеративные теплообменные аппараты
- •10.1.3. Аппараты смешивающего типа
- •10.2 Расчет теплообменных аппаратов
- •10.2.1. Уравнение теплового баланса. Уравнение баланса массы.
- •10.2.2 Средний температурный напор.
- •10.2.3 Уравнение теплопередачи.
- •10.2.4 Проверочный расчет теплообменного аппарата. Сравнение прямотока с противотоком.
- •10.2.5 Гидравлический расчет аппаратов.
- •10.2.6 Тепловой расчет регенеративных теплообменников
- •10.3 Методики расчет теплообменных аппаратов
- •10.3.1. Математическая модель рекуперативного теплообменного аппарата и алгоритм его поверочного расчета по методу n-e.
- •10.3.2. Основные закономерности процесса испарительного охлаждения воды в градирнях
- •10.3.3. Деаэрация воды
- •Основы процесса
- •Кинетика процесса деаэрации воды
- •Конструктивные особенности термических деаэраторов
- •Список основных обозначений
- •- Число Стантона. Литература
10.3.3. Деаэрация воды
Деаэрация жидкости – это удаление (десорбция) из жидкости растворенных в ней газов – используется в технологических системах различных отраслей промышленности.
Деаэрации подвергается питательная вода котлоагрегатов и подпиточная вода для тепловых сетей.
Удаление из питательной воды растворенных в ней коррозионно-активных газов (кислорода О2 и углекислого газа СО2) – основной метод борьбы с коррозией пароводяных трактов и технологического оборудования.
Норма содержания кислорода и углекислого газа в воде зависит от давления и температуры: при их повышении корозионная активность кислорода и углекислого газа возрастает, так для подпиточной воды, водогрейных котлов с нагревом воды от 70 до 150оС, растворенный углекислый газ должен отсутствовать, а остаточная концентрация кислорода не должна превышать 0,05 .
Основы процесса
Известны несколько способов деаэрирования воды:
химический;
десорбционное обескислороживание;
термическая деаэрация.
Первые два способа вызывают попадание в обрабатываемую воду нежелательных примесей.
Термическая деаэрация лишена этого недостатка, любые растворимые газы удаляются при нагреве воды, т.е. одновременно с деаэрацией выполняется задача теплообменного оборудования.
СТ=КГРГ=КГ(Робщ-Рнго)
где КГ – коэффициент абсорбции газа водой
В промышленной практике деаэрации подвергаются вода с концентрацией в ней газов не превышающих 15-30 .
Растворы с такой концентрацией можно считать бесконечно разбавленными. В этом случае переход одного из компонентов из жидкой среды в газовую, не зависит от наличия в растворе в других компонентов и определяется лишь другим содержанием компонента.
При низких парциальных давлениях газа равновесие определяется законом Генри ,
где - константа Генри; Р – полное давление; Ха – содержание компонента в жидкой фазе.
При небольших давлениях (до 1 Мпа) коэффициент Генри не зависит от общего давления системы и коэффициентного состава фаз, а определяется только температурой раствора ,
где Н-const Генри, Ха – мольная доля газа в растворе.
По величине коэффициента абсорбции а на основании закона Генри определяется зависимость концентрации газа в жидкости С:
, ,
где а – коэффициент абсорбции при данной температуре жидкости, приведенной к нормальным условиям; Г, ж – плотность газа и жидкости при нормальных условиях; РГ – начальное давление газа над поверхностью жидкости; Р0 – нормальное давление.
Как видно из уравнения, при снижении поверхностного давления до нуля, СРГ 0 равновесная конструкция С также снизится до нуля,т.к. нормальное давление паров жидкости над поверхностью раствора при его температуре насыщения достигает давление самой жидкости, то нормальное давление растворенного газа над поверхностью жидкости становится равным нулю. Следовательно и растворимость газа жидкости, также будет равным нулю, происходит насыщение газа из жидкости в первую фазу, в этом заключается принцип термической деаэрации.
Термическая деаэрация проводится в специальных аппаратах, называемых деаэраторами.
Термическая деаэрация может осуществляться при любом давлении. В зависимости от рабочего давления ТД делится на группы:
вакуумные (ДВ), работающие при давлении 0,0075-0,05 МПа;
атмосферные (ДА), с рабочим давлением Р=0,12 МПа;
повышенного давления (ДП), работающие при давлении 0,6-0,8 МПа;
деаэраторы перегретой воды.
Как любые тепло-масообменные аппараты ТД могут быть классифицированы по принципу формирования межфазной поверхности:
с фиксированной поверхностью контакта фаз (ррр);
с поверхностью, образующейся в процессе взаимодействия потоков (струйные, капельные, барботажные);
ДВ в эксплуатации сложнее атмосферных, в них требуется отсос выхода (эффекторами или другими устройствами); при не герметичности, в них может поступать воздух, они используются в основном, для деаэрации технической воды тепловых сетей; требования качества в этом случае ниже, а температура воды или пара для деаэрации около 100о и меньше.