Направление движения теплоносителей

= ±

где: - max разница температур

- min разница температур

Процесс передачи тепла от горячего к холодному в слое горячею теплоносителя температура меняется от Т до , по толщине стенки от т до т и в слое холодного теплоносителя от т до т.

В этом случае передача тепла от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю осуществляется путем конвекции, а через стенку - путем теплопроводности.

Интенсивность суммарного процесса можно определить с учетом коэффициента теплоотдачи и теплопередачи по формуле:

K =

где: K - коэффициент теплопередачи;

, - коэффициенты теплоотдачи обоих теплоносителей;

δ и λ - соответственно толщина и теплопроводность разделяющей их стенки.

Передача тепла через цилиндрическую стенку

При передаче тепла через тонкостенные трубы можно пользоваться формулой для плоской стенки.

Тепловой баланс

= ;

Сколько тепла отдает в теплообменнике горячий теплоноситель, столько приобретает холодный теплоноситель.

= MC( );

= мс( );

где: - начальные температуры теплоносителей и конечные

С и с – их удаленные теплоемкости.

Лекция №9

Тема: Нагревание

Наибольшее распространение в химической технике получили следующие методы нагревания: водяным паром, топочными газами, промежуточными теплоносителями, электрическим током.

Нагревание водяным паром

Для нагревания применяются преимущественно насыщенный водяной пар при абсолютном давлении 10-12атм. Нагревание ограничено Т = 180.

В процессе нагревания насыщенный пар конденсируется, выделяя при этом тепло равное теплоте испарения жидкости.

Преимущества водяного пара как нагревающего агента:

1) высокий коэффициент теплоотдачи;

2) большое количество тепла, выделяемое при конденсации единицей количества пара;

3) возможность транспортировки по трубопроводам на значительные расстояния;

4) равномерность обогрева, т.к. конденсация пара происходит при постоянной температуре;

5) легкое регулирование обогрева.

Нагревание "острым"паром

При нагревании "острым" паром водяной пар вводится непосредственно в нагреваемую жидкость; конденсируясь, он отдает тепло нагреваемой жидкости, а конденсат смешивается с жидкостью. Для одновременного нагревания и перемешивания жидкости пар вводится через барботер-трубу с рядом небольших отверстий. Барботер располагают на дне в виде спирали или колец.

Расход острого пара определяют по формуле:

Д =

где: G - количество нагреваемой жидкости, кг/ч;

с - теплоемкость нагреваемой жидкости, ккал/кг.град.;

- температура жидкости соответственно до и после нагревания, С;

Д - расход греющего пара;

Н - энтальпия греющего пара, ккал/кг;

- потери тепла в окружающую среду, ккал/кг.

При обогреве "острым" паром происходит неизбежное разбавление жидкости конденсатом.

Нагревание "глухим"паром

Если контакт нагреваемой жидкости с водой недопустим, то применяют нагревание "глухим" паром. В этом случае жидкость нагревается паром через разделяющую их стенку в аппаратах с рубашками, со змеевиками и др. Греющий пар целиком конденсируется и выводится из парового; пространства нагреваемого аппарата в виде конденсата.

Расход "глухого" пара определяют по уравнению:

Д =

где: - энтальпия конденсата, отводимого из парового пространства нагревателя.

Нагревание топочными газами

Нагревание топочными газами - самый старый способ обогрева в химической промышленности. Этим способом осуществляется нагревание до т=180-1000. Дымовые газы образуются при сжигании твердого, жидкого или газообразного топлива в топках или печах различной конструкции. Особенностью нагрева дымовыми газами являются "жесткие" условия нагревания: значительные перепады температур.

Трубчатая печь

Для нагревания жидких продуктов, работающая на газообразном топливе.

Горючий газ, обычно природный, выходя из сопла горелки-6, инжектирует необходимое количество воздуха, смешиваясь с ним поступает на пористую панель-5 из керамического материала. При горении газа, которое происходит на поверхности излучающей панели, пламя отсутствует. Поэтому горелки такого типа называют беспламенными. Раскаленная поверхность испускает мощный поток тепловой радиации.

Образовавшиеся топочные газы с высокой температурой поступают в первую по ходу радиантную часть рабочего пространства печи, в которой теплота к нагреваемой поверхности-4 змеевика передается в основном за счет радиации.

Во второй - конвективной части печи-1 - теплота от несколько охлажденных газов передается змеевикам главным образом за счет конвекции. Для лучшего использования теплоты на пути отходящих газов иногда устанавливают дополнительные теплообменные устройства, например, змеёвик-подогреватель-2. Газы удаляются через дымовую трубу-3.