Определение наиболее эффективной схемы теплообмена».
Пояснения к работе.
В промышленности широко используют тепловые процессы для нагрева, охлаждения, конденсации, испарения и т.д.
В тепловых процессах взаимодействуют не менее чем две среды с различными температурами. При этом тепло передаётся самопроизвольно (без затрат энергии) только от среды с более высокой температурой, называемой теплоносителем, к среде с более низкой температурой, называемой хладоагентом.
Процессы теплообмена осуществляются в теплообменных аппаратах различных типов и конструкций. По способу передачи тепла теплообменные аппараты подразделяются на поверхностные и смесительные. В поверхосных аппаратах рабочие среды обмениваются теплом через стенки из теплопроводного материала, а в смесительных аппаратах тепло передаётся при непосредственном перемешивании рабочих сред. По конструкции теплообменники подразделяются на кожухотрубчатые и не трубчатые.
При протекании процесса теплообмена возможны 4 варианта движения жидкости: прямоток, противоток, перекрёстный ток и смешанный ток.
Тепло отдаваемое более нагретым теплоносителем, затрачивается на нагрев более холодного теплоносителя, и некоторое количество тепла расходуется на компенсацию потерь тепла в окружающую среду. Величина потерь в теплообменных аппаратах, покрытых изоляцией, не превышает 3-5% полезно используемого тепла. Поэтому ей часто пренебрегают.
Подготовка и проведение работы
Пошаговая методика проведения работы:
Шаг 1: Ознакомиться с методикой расчета.
Шаг 2: Выбрать вариант в соответствии с номером по журналу.
Шаг 3: По приложению XLIV (К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» Л., Химия, 1976) найти температуру кипения охлаждаемого вещества и сделать вывод о его фазовом состоянии при начальной температуре охлаждения.
Шаг 4: Задаёмся начальной и конечной температурами охлаждающей воды.
Шаг 5: Изображаем графически схему теплообмена с обозначением температур начала и конца охлаждения вещества, а также начала и конца нагрева воды.
Шаг 6:Определяем значение ∆tб
и ∆tм . Находим
соотношение
и
в зависимости от полученного значения
определяем значение ∆tср.
Шаг 7: Определяем среднюю температуру воды. По приложениюXI (К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» Л., Химия, 1976) находим теплоёмкость воды.
Шаг 8: Определяем среднюю температуру вещества. По номограмме XI стр. 535 (К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» Л., Химия, 1976) находим теплоёмкость охлаждаемого вещества.
Шаг 9: Определяем тепловую нагрузку теплообменника.
Шаг 10: Находим расход охлаждающей воды.
Шаг 11: Задаёмся значением К по таблице 4-6 стр 175 (К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» Л., Химия, 1976).
Шаг 12: Определяем поверхность теплообмена.
Шаг 13: Задаемся другой схемой движения теплоносителей и повторяем расчёт с шага 5.
Шаг 14: По результатам расчётов прямоточной, противоточной и смешанной схемы теплообмена сделать вывод о наиболее эффективной схеме.
Шаг 15: Подписать отчет и сдать преподавателю.