Тема Теплопередача Технологические процессы скорость

Тема : Теплопередача

Технологические процессы, скорость которых определяется скоростью подвода или отвода тепла называются тепловыми процессами, а аппаратура, предназначенная для проведения этих процессов называется тепловой или теплоиспользующей аппаратурой.

К тепловым процессам относятся: 1) нагревание - повышение температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла; 2) охлаждение - понижение температуры перерабатываемых материалов путем отвода от них тепла; 3) конденсация - сжижение паров какого-либо вещества путемотвода от них тепла; 4) испарение - перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путем подвода к ней тепла.

Частным случаем испарения является процесс выпаривания концентрирование при кипении растворов путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров. В тепловых процессах взаимодействуют не менее чем две среды с различными температурами, при этом тепло передается самопроизвольно только от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой.

Среда с более высокой температурой, отдающая тепло при теплообмене, называется теплоносителями, а среда с теплоносителями более низкой температурой, воспринимающая при теплообмене тепло, называется хладагентом. Передача тепла от одного тепла к другому может происходить посредством теплопроводности, конвекции, лучеиспускания

Передача теплопроводностью осуществляется путем переноса тепла при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела. При этом энергия передается от одной частицы к другой в результате колебательного движения частиц. Передача тепла конвекцией происходит только в жидкостях и газах путем перемещения их частиц.

Конвекция может быть естественной, обусловленной разностью плотностей в различных точках объема жидкости (газа), возникающей вследствие разности температуры в этих точках. Вынужденной - обусловленной принудительным движением перемешивание мешалкой.

Лучеиспусканием называется процесс передачи тепла путем переноса энергии в виде электромагнитных волн. В этом случае тепловая энергия превращается в лучистую энергию (излучение), которая проходит через пространство и затем снова превращается в тепловую.

В реальных условиях тепло передается не каким-либо одним из указанных выше способов, а комбинированным путем. Например, при теплообмене между твердой стенкой и газовой средой тепло одновременно передается конвекцией, теплопроводностью и излучением.

Расчет теплообменной аппаратуры Расчет включает: 1) определение теплового потока (тепловой нагрузки аппарата), т. е. количество тепла Q, которое должно быть передано за определенное время (за сек. , час. или одну операцию) от одного теплоносителя к другому; 2) определение поверхности теплообмена аппарата, обеспечивающий передачу требуемого количества тепла в заданное время.

Поверхность теплообмена находят из основного уравнения теплопередачи: Q = k F tср τ где: k - коэффициент теплопередачи, определяющий среднюю скорость передачи тепла вдоль всей поверхности теплообмена; - средняя разность температур между теплоносителями, определяющая среднюю движущую силу процесса теплопередачи или температурный напор; - τ - время.

Количество тепла, подаваемое от более нагретого к более холодному теплоносителю, пропорционально поверхности теплообмена, среднему температурному напору и времени. - Где будет быстрее нагреваться вода на 5, в первом сосуде или втором? - Быстрее теплопередача будет в том случае, где будет больше Δt 0` – 50` 10` - 40` 20` – 30` - 30` Δt = 50` Δt = 30` Δt = 10` Δt = 0`

Направление движения теплоносителей tср = tmax ± tmin где: - max разница температур - min разница температур Процесс передачи тепла от горячего к холодному в слое горячею теплоносителя температура меняется от Т до Тср, по толщине стенки от t до t и в слое холодного теплоносителя от t до t. 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 = 1/(1/α 1 + δ/λ+ 1/α 2) где: K - коэффициент теплопередачи; α 1, α 2 - 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 Qхолод. теплоноситель= Qгоряч. теплоноситель Сколько тепла отдает в теплообменнике горячий теплоноситель, столько приобретает холодный теплоноситель. Qгор. = МС(Т 1 -Т 2); Qхол. = МС(t 2 -t 1); где: Т 1, Т 2, t 1, t 2 - начальные температуры теплоносителей и конечные С и с – их удаленные теплоемкости.