20 билет

1. В этих теплообменниках поверхность теплообмена образуется двумя длинными металлическими листами 1 и 2, свернутыми в спирали.

Рис. 13-15. Спиральный теплообменник:

1. 2 - металлические листы; 5-пласпшаниерсгородка; 4 -крышки; 5 фланцы: б -прокладка; 7 - дистанционная полоса; 1 и 11 -теплоносители

Внутренние концы листов приварены к глухой перегородке 3. Между листами образованы два изолированных друг от друга канала прямоугольного сечения (высотой 2-8 мм), по которым обычно противотоком движутся теплоносители / и II. Иногда высоту канала фиксируют дистанционной полосой 7, которая также способствует упрочнению всей конструкции аппарата. С торцов каналы закрыты плоскими крышками 4 и уплотнены прокладкой 6. Крышки крепят болтами к фланцам 5. Для ввода и вывода теплоносителей у центра крышек и наружных концов спирали приваривают штуцеры.

Спиральные теплообменники компактны, позволяют создавать высокие скорости движения теплоносителей (для жидкостей до 1-2 м/с) при достаточно низких гидравлических сопротивлениях. Однако эти аппараты сложны в изготовлении, не могут работать при высоких давлениях (выше 1 МПа), так как герметизация спира­лей вызывает трудности.

2. Не знаю, то ли это, но в учебнике я не нашла, пришлось рыться в инете

Условия однозначности необходимые для решения системы дифференциальных уравнений конвективного теплообмена

Для выделения единственного решения необходимо задать

• геометрию расчетной области, ее размеры и время процесса,

• физические свойства текучей среды,

• закон изменения внутренних источников теплоты (в частном случае q_v=0),

• начальные и граничные условия

Начальные условия определяют распределение температуры, скорости, и давления в начальный момент времени процесса конвективного теплообмена во всей расчетной области

Г раничные условия для уравнения энергии могут иметь вид граничных условий I, II, III и IV родов на твердых ограничивающих течение флюида поверхностях. Например, граничные условия IV рода в этом случае имеют вид

где λ_w и λ_f - коэффициенты теплопроводности ограждений и флюида, n - нормаль к, ограждающей поток, поверхности

Скорость на твердых, ограничивающих текучую среду поверхностях, равна нулю в силу условия прилипания. На свободных поверхностях расчетной области скорость должна быть, либо задана, либо рассчитана в ходе итерационного процесса.

Для расчета поля давления на твердых ограничивающих поверхностях, как правило, задают граничное условие:

Аналитическое решение системы дифференциальных уравнений конвективного теплообмена с соответствующими условиями однозначности пока не получено. В настоящее время для моделирования теплообмена в текучих средах применяют численные методы решения вышеуказанной системы дифференциальных уравнений, оформленные в виде вычислительных комплексов , изучение которых далеко выходит за рамки нашего курса. Однако, не решая систему уравнений конвективного теплообмена, мы ее тем не менее будем использовать при изучении экспериментального метода расчета конвективного теплообмена, основанного на теории подобия физических процессов

3 .

Материальный баланс рек­тификационной колонны. Вве­дем обозначения (рис. 17-17):

I F,x_F-поток (кмоль/с) и концентрация (молярные доли) НК исходной смеси;

Р,х_р-поток и концентрация НК дистиллята;

W, x_w-поток и концентрация НК кубового остатка;

Ф,х_ф-поток и концентрация IIK флегмы;

G-количество пара (кмоль/с), выходящего из колонны.

Тогда материальный баланс колонны но всему потоку

F + Ф = G + W.

но G = Р + Фу и поэтому

F = Р + W.

Материальный баланс по низкокипящему компоненту

F x_F= Рх_р+ Wx_w

21 Билет

1. Теплообменные аппараты подразделяются в зависимости от формы поверхности, вида теплоносителей, способа передачи тепло­ты. В соответствии с последним показателем их можно классифици­ровать на поверхностные (рекуперативные), смесительные (контакт­ные) и регенеративные.

Поверхностные теплообменники представляют собой наиболее значительную и важную группу теплообменных аппаратов, исполь­зуемых в химической технологии. В поверхностных теплообменни­ках теплоносители разделены стенкой, причем теплота передается через поверхность этой стенки Если поверхность теплообмена в таких теплообменниках формируется из труб, то их называют трубчатыми. В другой группе поверхностных теплообменников поверхностью теплообмена являются стенка аппарата или металли­ческие плоские листы.

В смесительных (или контактных) теплообменниках теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносите­лей. К смесительным теплообменникам относятся, например, градирни.

В регенеративных теплообменниках процесс переноса теплоты от горячего теплоносителя к холодному разделяется во времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаж­дении насадки. Теплообменники этого типа часто применяют для регенерации теплоты отходящих газов.

2. Пластинчатые теплообменники. Поверхностью теплообмена в этих теплообменниках являются гофрированные параллельные пласти­ны (рис. 13-14, а), с помощью которых создается система узких каналов (рис. 13-14, в) шириной 3-6 мм, с волнистыми стенка­ми. Поскольку скорость движения жидкости в таких каналах зна­чительна (1-3 м/с), то коэффициенты теплопередачи в пластинчатых теплообменниках достигают больших значений [3000- 4000 Bt/(m²-K)] при сравнительно невысоких гидравлических со­противлениях.

на рис. 13-14,а схематично показано движение теплоносителя I пунктирными линиями, а теплоносителя II сплошными. Теплоноситель I поступает через штуцер 12_, движется по нечетным каналам (считая справа налево) и ухолит через штуцер 2. Теплоноситель II поступает в аппарат через штуцер 1, протекает по четным каналам и выходит через штуцер 2. Пакет пластин зажимается между неподвижной головной плитой 3 и подвижной головной плитой 3. Па рис. 13-14,6 также схематично показано взаимное движение теплоносителей I и II между пластинами

Пластинчатые теплообменники достаточно просты в изготовле­нии, их легко разбирать и ремонтировать. Однако герметизация пластин представляет серьезную проблему. По этой же причине их применение при высоких давлениях затруднительно.

Рис. 13-14. Пластинчатый теплообменник «фильтр-прессного» типа и его элементы:

а-монтажная схема однопоточного аппарата: 1, 11- штуцера ввода и вывода теплоносителя II; 2, 12 штуцера вывода и ввода теплоносителя I; 3 неподвижная плита; 4, 13-каналы для движения теплоносителя I (пунктирные липни): 5, 14 каналы для движения теплоносителя II; 6- четные пластины, считая слева направо (остальные пластины - нечетные), обтекаемые тепло­носителем I справа и теплоносителем II слева; 7-направляющие стержни; подвижная плита; 9- неподвижная стойка; 10 стяжное винтовое устройство;

б схема движения теплоносителей lullв однопоточном (одноходовом) теплообменнике;

в-характер потока жидкости в пространстве между двумя соседними гофрированными пластинами;

3 вопрос связан с методом Мак-Кэба и Тиле в учебнике его нет, в инете ничего толкового