ТЕМА ТЕПЛОВЫЕ АППАРАТЫ В ОТРАСЛИ ВОПРОСЫ Классификация

ТЕМА: ТЕПЛОВЫЕ АППАРАТЫ В ОТРАСЛИ

ВОПРОСЫ: Классификация аппаратов. Конструкции тепловых аппаратов и типы теплоносителей. Основы расчета ТА.

Теплообменными аппаратами называются устройства, предназначенные для передачи тепла от одного теплоносителя к другому для осуществления различных тепловых процессов, например нагревания, охлаждения, кипения, конденсации, выпаривания

Источники тепла в химической технологии в пищевой промышленности • топочные газы • электрическая энергия • водяной пар • горячая вода • перегретая вода • минеральные масла • расплавленные соли

Теплообменные аппараты по основному назначению cобственно теплообменники реакторы по способу передачи тепла поверхностные ТА рекуперативные аппараты смешения регенеративные

Рекуперативные теплообменные аппараты по роду теплоносителей в зависимости от их агрегатного состояния паро - жидкостные жидкостно - жидкостные газо - газовые паро - газовые по конфигурации поверхности теплообмена по компоновке поверхности нагрева трубчатые аппараты с прямыми трубками типа «труба в трубе» змеевиковые кожухотрубные спиральные оросительные аппараты пластинчатые

ТА поверхностного типа классифицируются: • по назначению (подогреватели, холодильники и т. д. ) • по взаимному направлению теплоносителей (прямоток, противоток, смешанный ток, перекрестный ток) • по материалу поверхности теплообмена • по числу ходов

Поверхностный теплообменный аппарат с открытой греющей поверхностью 1 - нагревательный элемент 2 - греющая поверхность 3 - нагреваемый объект

Поверхностный теплообменный аппарат с рубашкой 1 - патрубок для ввода греющего агента 2 - рубашка 3 – корпус аппарата 4 – патрубок для выхода

Поверхностные теплообменные аппараты с внутрилежащей поверхностью нагрева с электронагревателем с трубчатым нагревателем 1 – корпус аппарата 2 – электронагреватель 2 – нагреватель 3, 4 – патрубки для входа и выхода

Теплообменный аппарат с поверхностными теплоносителями цилиндрический с открытым огневым обогревом 1 – гибкие нагреватели 1 – горелка 2 – корпус аппарата

Аппарат кожухотрубный

Аппарат кожухотрубный многоходовой

Аппарат кожухотрубный одноходовой

Аппарат кожухотрубный с U – образными трубками

. Схема движения жидкостей в теплообменнике типа «труба в трубе» при прямотоке (А) и противотоке (Б). tк tк Тн Тк tн Тн tн

Основные требования при выборе ТА • соответствие технологическому процессу обработки данного продукта • высокая эффективность (производительность) и экономичность работы аппарата, связанные с повышением интенсивности теплообмена • компактность, малая масса, простота конструкции, удобство монтажа и ремонта аппарата

Качества теплоносителей теплоносители должны иметь: • достаточно большую теплоту парообразования, плотность, теплоемкость, малую вязкость • высокие температуры при малых давлениях, что способствует установке относительно небольших поверхностей теплообмена • необходимую термостойкость и не оказывать неблагоприятного воздействия на материалы аппаратуры • должны быть недорогими и достаточно доступными в отечественных ресурсах

Использование водяного пара достоинства: • высокие коэффициенты теплоотдачи при конденсации водяного пара, позволяющие получать относительно небольшие поверхности теплообмена • большое изменение энтальпии при конденсации пара, позволяющее расходовать малое его весовое количество для передачи сравнительно больших количеств тепла • постоянная температура конденсации при заданном давлении, дающая возможность наиболее просто поддерживать постоянный режим в аппаратах недостатки: • значительное повышение давления в зависимости от температуры насыщения

Использование топочных газов достоинства: • возможность нагрева материала до весьма высоких температур недостатки: • малая плотность газов, влекущая за собой необходимость получения больших объемов для обеспечения достаточной теплопроизводительности и создания громоздких трубопроводов • малая удельная теплоемкость газов, вызывающая необходимость подавать их в большом количестве с высокой температурой • низкий коэффициент теплоотдачи со стороны газов ведет к необходимости создания больших поверхностей нагрева аппаратуры, а значит к их громоздкости

Основы расчета ТА Тепловой баланс Количество теплоты Площадь поверхности теплообмена Среднелогарифмическая разность температур Коэффициент теплопередачи Критерий Нуссельта

Критерий Нуссельта Характеризует интенсивность теплообмена на границе раздела фаз Критерий Прандтля Характеризует теплофизические величины потока жидкости Критерий Грасгоффа Критерий Рейнольдса Для турбулентного режима движения Для переходного режима Для движения в кольцевом пространстве При расчете изоляции Характеризует гидродинамический поток жидкости в условиях свободной конвекции Характеризует режим движения жидкости