- •Основы теплопередачи
- •Основные понятия и определения
- •Тепловые балансы
- •Теплопроводность
- •Уравнение Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Теплопроводность плоской, цилиндрической и сферической стенок при стационарном режиме
- •Тепловое излучение
- •Основные законы излучения
- •Теплообмен между твердыми телами при излучении
- •Тепловое излучение газов и паров
- •Конвективный теплообмен
- •Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена
- •Тепловое подобие
- •Теплоотдача без изменения агрегатного состояния теплоносителя
- •Теплоотдача при изменении агрегатного состояния теплоносителя
- •Теплоотдача в дисперсных системах с твердой фазой
- •Сложная теплоотдача
- •Численные значения коэффициентов теплоотдачи
- •Гидродинамический и тепловой пограничные слои
- •Теплопередача
- •Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи
- •Теплопередача через плоские, цилиндрические и сферические стенки при установившемся процессе
- •Средняя движущая сила теплопередачи
- •Тепловая изоляция
- •Нестационарный теплообмен
- •Список литературы к главе 7
- •Нагревание, охлаждение, конденсация
- •Нагревание
- •Нагревание водяным паром и горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •Нагревание электрическим током
- •Охлаждение
- •Конденсация
- •Конструкции и расчет теплообменных аппаратов
- •Поверхностные теплообменники
- •Смесительные теплообменные аппараты
- •Расчет теплообменных аппаратов
- •Проектный расчет рекуперативных теплообменников
- •Поверочный расчет рекуперативных теплообменников
- •Расчет регенеративных теплообменников
- •Расчет теплообменников смешения
- •Сравнительная оценка и выбор конструкций теплообменных аппаратов
- •Список литературы к главе 8
- •Основные принципы интеграции тепловых процессов
- •Состав, структура и иерархия химико-технологической системы
- •Химико-технологическая система как объект проектирования
- •Введение в пинч-анализ
- •Построение составных кривых технологических потоков и определение энергетических целей
- •Построение составных кривых потоков хтс
- •«Точка пинча» потоков хтс
- •Деление тепловых потоков хтс
- •Представление сети теплообменных аппаратов
- •Проектирование тепловой сети с максимальной рекуперацией энергии
- •Список литературы к главе 9
- •Выпаривание
- •Общие сведения
- •Некоторые основные свойства растворов
- •Принцип работы выпарного аппарата
- •Однокорпусные выпарные установки
- •Выпарные аппараты непрерывного действия
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Поверхность нагрева выпарного аппарата
- •Потери полезной разности температур
- •Выпарные аппараты периодического действия
- •Выпаривание при переменном уровне раствора в аппарате
- •Выпаривание при постоянном уровне раствора в аппарате
- •Выпаривание при постоянном весе раствора в аппарате
- •Многокорпусные выпарные установки
- •Типовые схемы многокорпусных выпарных установок
- •Материальный баланс многокорпусной выпарной установки
- •Общая полезная разность температур выпарной установки
- •Распределение полезной разности температур по корпусам выпарной установки
- •Полезная разность температур при равной поверхности нагрева корпусов
- •Полезная разность температур при минимальной суммарной поверхности нагрева корпусов
- •Полезная разность температур при равной поверхности нагрева корпусов при минимальной общей поверхности нагрева
- •Распределение общего перепада давления между корпусами по заданным давлениям вторичного пара
- •Число корпусов выпарной установки
- •Последовательность расчета многокорпусных выпарных установок
- •Основные направления повышения экономической эффективности выпарных установок
- •Интенсификация тепло- и массообмена
- •Утилизация вторичных энергоресурсов
- •Выпаривание с тепловым насосом
- •Улучшение эксплуатационных характеристик выпарных установок
- •Комбинирование выпаривания с другими технологическими процессами
- •Выпарные установки мгновенного испарения
- •Конструкции выпарных аппаратов
- •Выпарные аппараты с естественной циркуляцией
- •Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией
- •Пленочные выпарные аппараты
- •Основы теплового расчета выпарных аппаратов
- •Роторные тонкопленочные испарители
- •Выпарные аппараты погружного горения
- •Список литературы к главе 10
- •Содержание
- •Раздел I. Гидромеханические процессы
- •Глава 7 Основы теплопередачи 108
- •Глава 8 Нагревание, охлаждение, конденсация 217
- •Глава 9 основные принципы интеграции тепловых процессов 290
- •Глава 10 выпаривание 324
- •Раздел II. Тепловые процессы
- •Глава 7 Основы теплопередачи 108
- •Глава 8 Нагревание, охлаждение, конденсация 217
- •Глава 9 основные принципы интеграции тепловых процессов 290
- •Глава 10 выпаривание 324
- •Для заметок для заметок для заметок
- •Процеси та апарати хімічної технології
Сравнительная оценка и выбор конструкций теплообменных аппаратов
Выбор наиболее подходящего для тех или иных условий теплообменного аппарата производится в соответствии с требованиями, которым он должен удовлетворять. При этом должны быть учтены: тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса, физико-химические параметры рабочих сред, характер гидравлических сопротивлений, род материала и его защита от коррозии, расположение аппарата, взаимное направление движения рабочих сред, возможность очистки поверхности теплообмена от загрязнений, простота и компактность устройства и т.п.
В качестве паро- жидкостных подогревателей чаще всего используют многоходовые (по трубному пространству) кожухотрубные теплообменники. Они же часто используются и в качестве конденсаторов.
В качестве жидкостно-жидкостных или газо-газовых теплообменников лучшие результаты показывают элементные аппараты. Если установка элементных теплообменников оказывается слишком громоздкой (при больших поверхностях нагрева), то их можно заменить многоходовыми кожухотрубными аппаратами.
Использование трубчатых теплообменников рекомендуется также в тех случаях, когда при больших расходах рабочих сред нет необходимости в создании большого числа ходов в межтрубном пространстве аппаратов, либо если по температурным условиям необходима компенсация тепловых деформаций.
Область применения погружных, оросительных и аппаратов с рубашкой ограничивается установками с малыми тепловыми нагрузками (иногда периодического действия) или устройствами для нагревания или охлаждения веществ, оказывающих активное химическое воздействие на материал поверхности теплообмена, когда по своим механическим качествам эти материалы не допускают изготовления трубчатых или элементных аппаратов.
При выборе трубчатых теплообменников к аппаратам нежесткой конструкции (с подвижной трубной решеткой) рекомендуется прибегать лишь в случаях действительной необходимости, стараясь в первую очередь ограничиваться значительно более простыми теплообменниками. В элементных теплообменниках также следует избегать устройства подвижных трубных решеток, так как это приводит к значительному удорожанию аппаратов. Их используют в основном в реакционных и контактно-каталитических процессах, протекающих при высоких температурах, когда необходимо надежно обеспечить свободное удлинение всех труб, не считаясь с удорожанием аппарата и более трудным его монтажом.
Основными преимуществами спиральных и пластинчатых теплообменников являются компактность и высокая интенсивность теплообмена. Однако их применение ограничено небольшими разностями давлений и температур теплоносителей. Спиральные теплообменники используются для нагревания и охлаждения жидкостей, газов и паро-газовых смесей. Область применения пластинчатых теплообменников – процессы теплообмена между жидкостями и между жидкостью и паром.
Подвод и отвод рабочих сред рекомендуется выполнять с учетом простоты и удобства соединений аппарата с трубопроводами. Исключения составляют лишь устройства для отвода из паровых камер аппаратов неконденсирующихся газов и конденсата. Отвод конденсата производится всегда из нижней части паровой камеры.
Выбор направления движения рабочих сред необходимо производить так, чтобы вынужденное движение жидкости или газа по возможности совпадало с направлением свободного движения: при нагревании – снизу вверх, при охлаждении – сверху вниз. Взаимное направление движения рабочих сред в тех случаях, когда обе среды не изменяют своего агрегатного состояния, целесообразно большей частью выбирать по принципу противотока. При изменении агрегатного состояния одной из сред это не имеет значения.
При выборе пространства для движения рабочих сред (в трубках или межтрубном пространстве) необходимо учитывать условия теплообмена, возможность очистки поверхности теплообмена от загрязнений, давление и температуру рабочих сред, и их корродирующее воздействие на материал стенок аппаратов.
Большое значение при выборе типа теплообменника имеет стоимость изготовления аппарата, а также эксплуатационные расходы, складывающиеся из стоимости амортизации аппарата и стоимости энергии, затрачиваемой на преодоление гидравлических сопротивлений.
Некоторые из приведенных условий выбора теплообменника могут противоречить друг другу; в таких случаях следует выбирать те условия, которые дают наибольший технико-экономический эффект.