- •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
Список литературы к главе 9
1. Смит Р., Клемеш Й., Товажнянский Л.Л., Капустенко П.А., Ульев Л.М. Основы интеграции тепловых процессов. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2000. – 457 с.
2. Smith R/ Chemical Process Design. N.Y.: McGraw – Hill, 1995. P. 460.
3. Товажнянский Л.Л., Капустенко П.А., Ульев Л.М. Определение энергосберегающего потенциала промышленных предприятий с помощью построения составных кривых технологических потоков //Інтегровані технології та енергозбереження. – 1999. – №1. – С. 14 – 27.
4. Linnhoff B.,Towsend D.W., Boland D., et. Al., User Guide on PROCESS INTEGRETION for the EFFICIENT USE OF ENERGY. – Rugby.: IChemE. 1982,lastedition1994.P. 247.
5. Бесков В.С., Сафронов В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии: Учебник для вузов. – М.: Химия, 1999. 472 с.
Выпаривание
Общие сведения
Выпариванием называется процесс концентрирования растворов нелетучих или малолетучих веществ путем испарения растворителя из раствора при его кипении.
Процесс выпаривания является одним из наиболее распространенных способов производства целевых продуктов в химической и смежных с ней отраслях промышленности. Выпариванию подвергают растворы твердых веществ, а также высококипящие жидкости, обладающие при температуре выпаривания весьма малым давлением насыщенного пара. Выпаривание иногда применяют для выделения растворителя в чистом виде, например, при опреснении морской воды или при дистиллировании воды.
При выпаривании обычно осуществляют частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Этим выпаривание принципиально отличается от испарения, которое происходит с поверхности раствора при любых температурах. Во многих случаях выпаривание сопровождается кристаллизацией растворенных солей из растворов при достижении раствором пересыщенного состояния.
Наиболее распространенным теплоносителем при выпаривании является насыщенный водяной пар, который называют греющимилипервичным. Пар, образующийся при кипении раствора, называютвторичнымилисоковым.
При выпаривании растворов с высокой температурой кипения (С и более) в качестве теплоносителя применяют топочные газы с температурой 7001000С или высокотемпературные органические теплоносители, которые не растворимы в воде.
Теплопередача в процессах выпаривания может происходить как через стенку, отделяющую теплоноситель от выпариваемого раствора, так и при непосредственном соприкосновении раствора с газообразными или жидкими теплоносителями, несмешивающимися с водными растворами.
Процесс выпаривания проводят при атмосферном давлении, под вакуумом и при повышенном давлении. Выбор давления, при котором осуществляют процесс выпаривания, определяется свойствами раствора, располагаемым теплоносителем и возможностью использования теплоты вторичного пара.
Выпаривание под вакуумом позволяет проводить процесс при более низких температурах и применяется для концентрирования растворов веществ, склонных к разложению при высоких температурах. Особенно широко выпаривание под вакуумом применяют в химико-фармацевтической и пищевой промышленностях. Применение вакуума имеет и другие преимущества – возможность использования низко потенциальных теплоносителей, больший температурный напор. Вместе с тем, при выпаривании под вакуумом увеличиваются капитальные затраты и эксплуатационные расходы на установку, так как необходимы дополнительные затраты на оборудование вакуумного хозяйства (конденсаторы, вакуум-насосы и др.), а также увеличивается расход греющего пара вследствие увеличения теплоты испарения воды при снижении давления.
Самым простым, но одновременно и наименее экономичным является выпаривание под атмосферным давлением, так как в этом случае, как правило, не используется теплота вторичного пара.
Наиболее распространенным является выпаривание под давлением выше атмосферного, когда вторичный пар используют как для обогрева других выпарных аппаратов, так и для различных технологических нужд.
Выпаривание обычно осуществляют в непрерывно действующих многокорпусных выпарных установках, состоящих из нескольких выпарных аппаратов (корпусов), в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса является греющим паром для последующего корпуса. В многокорпусных выпарных установках первичным паром обогревают только первый корпус, вследствие чего обеспечивается значительная экономия первичного пара.
При непрерывном выпаривании раствор в аппарате находится при концентрации равной конечной концентрации раствора, при постоянных физико-химических свойствах раствора и условиях теплопередачи.
В ряде случаев выпаривание целесообразно производить периодически. Отличительная особенность аппаратов периодического действия состоит в непрерывном изменении концентрации выпариваемого раствора. Поэтому в этом случае процесс выпаривания протекает при переменных значениях температуры кипения, рабочей разности температур, физико-химических свойств раствора, а следовательно, и при переменных значениях коэффициента теплопередачи.
Современные выпарные установки оснащаются выпарными аппаратами с поверхностью нагрева до нескольких тысяч квадратных метров, вследствие чего они являются крупными потребителями тепла, и потому требуется особая тщательность при их расчете и проектировании.