- •Дисциплина «Тепломассообменное оборудование»
- •4.1 Основные виды тепломассообменного (тмо) оборудования и их классификация
- •4.2 Основные виды теплоносителей, применяемых в тмо оборудовании
- •4.3 Теплофизические характеристики теплоносителей (теплоемкость, плотность, вязкость, теплопроводность)
- •4.4 Способы теплопередачи в теплообменном оборудовании
- •4.5 Теоретические основы теплопередачи
- •4.6 Теоретические основы конвективного теплообмена
- •7) Лучистый теплообмен
- •8) Теоретические основы массообмена.
- •9) Рекуперативные теплообм аппар непрерывного действия.
- •11) Конструктивно-тепловой расчет регенеративн аппаратов
- •12) Гидравлический и механический расчет регенеративных аппаратов.
Дисциплина «Тепломассообменное оборудование»
4.1 Основные виды тепломассообменного (тмо) оборудования и их классификация
ТМО аппараты – устройства для передачи теплоты от одного тела к другому. Теплоносители – тела, воспринимающие и отдающие тепло.
Процессы передачи теплоты в ТМО аппаратах могут сопровождаться изменением температуры теплоносителя или проходить без изменения таковой (испарение, конденсация, плавление, кристаллизация, сублимация и др.). Также в ТМО аппаратах могут происходить более сложные процессы: растворение, сушка (дегидратация) и химические реакции.
В пром. технике применяется большое разнообразие ТМО аппаратов. Их вид зависит от области применения и от экономических требований.
Классификация ТМО аппаратов:
1) по назначению: подогреватели, охладители, испарители, конденсаторы, пароперегреватели, генераторы и др.;
2) по схеме движения теплоносителя: прямоточные, противоточные, смешанного типа, перекрестного хода;
3) по принципу действия:
а) рекуперативные – передача тепла идет непрерывно, причем кол-во и направление теплового потока не изменяются;
б) регенеративные – процесс теплообмена проходит в несколько этапов, при соприкосновении с горячим теплоносителем регенератор получает тепло и аккумулирует его, далее пропускают холодный теплоноситель, который воспринимает это тепло. Для совершения непрерывного процесса используют 2 и более камер, направление движения теплоносителя постоянно меняется.
в) смесительные (контактные) – непрерывное соприкосновение и смешение теплоносителей. В процессе теплообмена может участвовать 2 и более теплоносителей (оросительные камеры, градирни, деаэраторы, скрубберы);
4) по роду материала: сталь, чугун, стекло, керамика, графит, свинец;
5) по виду теплопередающей поверхности: трубчатые (с прямыми трубами, U-образными, спиральными, змеевиками), оребренные (ошипованные), спиральные, пластинчатые;
6) по ходу движения теплоносителя: одноходовые, многоходовые;
7) по сборке конструкции: секционные, несекционные;
8) по компоновке поверхностей нагрева: труба в трубе, кожухные, без ограничивающего кожуха (смесительные);
9) по режиму работы: непрерывного действия, периодического действия.
4.2 Основные виды теплоносителей, применяемых в тмо оборудовании
В качестве теплоносителей в зависимости от назначения аппарата могут применяться различные жидкие, газообразные и твердые тела.
Самый распространенный – водяной пар. Основное достоинство – легко получить и можно транспортировать по трубопроводам на большие расстояния. Интенсивная теплоотдача при конденсации пара позволяет в несколько раз сократить поверхности теплопередачи. Конденсация пара сопровождается значительным уменьшением его энтальпии, поэтому для передачи большого количества тепла не требуется больших весовых количеств водяного пара. Постоянство температуры конденсации позволяет гибко регулировать и соблюдать режим работы аппарата. Основной недостаток: с повышением температуры резко повышается давление. Водяной пар применяют только при умеренных температурах (до 200 оС), давление – до 12 атм.
Горячая вода также получила широкое распространение. Она может приготовляться не только в котельных, но и в технологических тепловых аппаратах (котлы-утилизаторы, печи). Можно транспортировать на большие расстояния, при этом падение температуры на 1 км составляет примерно 1 оС. Достоинство: высокий коэффициент теплоотдачи. Однако, горячую воду, получаемую в отопительной котельной, используют крайне редко, т.к. колебание температуры в сезоне 70…130 оС, а летом отопительные системы отключены.
Дымовые газы в качестве теплоносителя применяются только в месте их получения для непосредственного обогрева различных тел, и как промежуточный теплоноситель для нагрева воды и воздуха. Могут применяться для нагрева тел, выпарки, термической обработки. Достоинство: высокие температуры при небольших давлениях. Недостатки: запыленность, пожароопасность, тяжелые условия работы персонала, нетранспортабельность.
Масла и высококипящие жидкости применяют также при атмосферном давлении. Самый распространенный – глицерин (tплав = 270 оС). Их применяют при температурах ниже точки кипения. Основное требование: высокие температуры кипения, низкие температуры затвердевания, высокий коэффициент теплоотдачи, малая коррозионная активность, нетоксичность, пожаробезопасность, дешевизна.