Преподаватель: Сологуб Ирина Васильевна
ТЕМА: РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ И УСТАНОВКИ
Введение Основной задачей курса является ознакомление студентов с различными типами, конструкциями и схемами включения в работу теплообменных аппаратов, выпарных, ректификационных, сушильных и холодильных установок, а также вспомогательного оборудования этих установок на промышленных предприятиях. Такие знания позволяют выбирать и проектировать рациональные типы и схемы теплоиспользующего оборудования.
РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ И УСТАНОВКИ Для повышения эффективности тепло технологических систем, рабо тающих в широком интервале пере падов температуры между теплоносителями, часто оказывается целе сообразным применение регенеративных теплообменных аппаратов. Регенеративным теплообменным аппаратом называют устройство, в котором передача теплоты от одного теплоносителя к другому проис ходитс помощью теплоаккумулирующей массы, называемой насадкой
Насадка периодически омывается потоками горячего и холодного тепло носителей. В течение первого периода (периода нагревания насадки) через аппарат пропускают горячий теплоноситель, при этом отдаваемая им теплота расходуется на нагревание насадки. В течение второго периода (периода охлаждения насадки) через аппарат пропускают холодный теп лоноситель, который нагревается за счет теплоты, аккумулированной насадкой. Периоды нагревания и охлаждения насадки продолжаются от несколь ких минут до нескольких часов.
Схема регенератора: 1, 2 – клапаны переключения
Главным элементом регенераторов, определяющим в основном эф фективностьих работы, является насадка. В регенераторах воздухоразделительных установок (ВРУ) и холодильно газовых машинах (ХГМ) применяют в основном насадки следующих типов а-диски из алюминиевой гофрированной ленты: 1—диск; 2— лента; 3 — гофры.
б — сетчатая насадка: 4 — металлическая проволока в — насадка из пластин с сужающе расширяющимися каналами: 5 — металлическая пластина; 6 — усеченная пи рамида г — шаровая насадка: 7 — металлические шары; 8 — поры, заполненные инертным газом.
д — кирпичная насадка е — коль ца Рашига ж — гранула: 10— металлическое покрытие; 11— ядро
з—пакет пластин: 12— пакет пластин; 13 — двусторонние выпуклости и — кирпичная насадка с выступами При высоких температурах в качестве насадки применяют огнеупор ные кирпичи различной формы. Толщина кирпичей составляет 40— 50 мм.
Некоторые типы регенераторов а — схема мартеновской печи с регенераторами: 1 — шибер; 2— горелки; 3 —насадка
б — возду хоподогреватель доменной печи: 1 — теплоаккумулирующая насадка; 2 — камера сгорания; 3 — выход горячего дутья; 4 — вход воздуха в камеру сгорания; 5—вход горячего газа; 6 — вход холодного дутья; 7 —уходящие газы;
в — регенеративный аппарат системы Юнгстрема
г — схема регенератора с падающей насадкой
Особенности теплообмена в слое В зависимости от поведения частиц различают плотный и кипящий (взвешенный) слои. Параметром, определяющим состояние слоя, является порозность ε — отношение объема пустот между части цами ко всему объему слоя. Для плотного слоя ε=0, 35 0, 55. В кипя щемслое частицы беспорядочно перемещаются в камере, но не выно сятся из нее потоком продуваемого газа. Для кипящего слоя пороз ность εпревышает 0, 6.
В плотном слое происходит сложный теплообмен, характеризую щийся тремя главными особенностями: 1) температура на поверхности насадки определяется не только теплоотдачей от газа к насадке (внеш нийтеплообмен), но и переносом теплоты внутрь ее (внутренний теплоперенос); 2) внешний теплообмен от одного элемента насадки к друго му осуществляется теплопроводностью, излучением и конвекцией; 3) внутренний теплоперенос определяется размером и формой элемен тов насадки, их теплопроводностью, теплообменом на поверхности.
Для кипящего слоя указанные особен ноститакже справедливы, хотя удельная значимость отдельных видов теплопередачи в зависимости от уровня рабочих темпера тури других параметров процесса может несколько измениться При рассмотрении теплообмена в слое частиц часто исходят из допущений, кото рые в ряде случаев хорошо согласуются с опытом: 1) слой частиц однороден по свое му фракционному составу; 2) тепловой по ток от газа к частицам в любой точке слоя пропорционален разности тем ператур между газом и поверхностью частиц, т. е. определяется законом Ньютона;
3) коэффициент теплоотдачи от газа к частицам одинаков не только для всех точек поверхности частиц, но также по всей высоте и сечению слоя; 4) теплофизические свойства частиц слоя и газа не зави сятот температуры, они принимаются средними; 5) передача теплоты в газе и в слое от частицы к частице путем теплопроводности отсутст вует ; 6) изменения объема газа и слоя, связанные с изменениями тем пературы, невелики, что позволяет пренебречь ими; 7) поток газа рав номерно распределен по поперечному сечению слоя: и расход его во времени постоянен; 8) стенки аппарата, где размещается слой, непро ницаемыдля газа и идеально тепло изолированы
Аппараты с кипящим слоем Широко распространены и перспективны процессы взаимодействия газов и жидкостей с твердыми зернистыми материалами, в которых твердые частицы становятся подвижными относительно друга за счет обмена энергией с взвешивающим их потоком. Такое состояние зернистого материала получило название «псевдоожиженного» или ки пящего слоя вследствие внешнего сходства с поведением обычной ка пельной жидкости. Кипящему слою присущи свойства жидкости: теку честь, вязкость, поверхностноенатяжение.
Твердый зернистый материал в псевдоожиженном состоянии вследствие текучести можно перемещать, по трубам, что позволяет многие процессы осуществлять непрерывно Благодаря интенсивному перемешиванию твер дых частиц в псевдоожиженном слое практически выравнивается поле температур, устраняется опасность значительных перегревов и связанных с этим нарушений в протекании ряда технологических про цессов
Наряду с достоинствами псевдоожиженному слою присущи и недо статки. Так, вызванное интенсивным перемешиванием твердых частиц, выравнивание температур и концентраций в слое приводит к умень шению движущей силы процесса. Иногда проскок значительных коли чествгаза без достаточного контакта с твердым зернистым материа лом уменьшает выход целевого продукта. Отрицательными факторами следует также считать истирание и измельчение твердых частиц, эрозию аппаратуры, возникновение значительных зарядов статического элект ричества, необходимость установки мощных газоочистительных уст ройств. Процессы в кипящем слое создаются при больших затратах энергии.
Важную роль в аппаратах с псевдоожиженным слоем зернистого материала играет конструкция опорно распределительной решетки. К ней предъявляют ряд требований: равномерное распределение по тока газа (жидкости) по сечению аппарата и исключение образования застойных зон в слое, предотвращение провала твердых частиц пои внезапном уменьшении скорости потока, минимальное гидравлическое сопротивление, простота конструкции и удобство эксплуатации
Принципиальны схемы опорно распределительных устройств а полусотовая решетка б сотовая решетка в безпровальна безуголковая решетка г безпровальная плоская решетка д конусный распределитель: 1 диффузор 2 коллектор газа 3 выход твердого материала 4 подвод газа 5 защитный конус
Скачать презентацию Преподаватель Сологуб Ирина Васильевна ТЕМА РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ
Раздел 3.pptx