Способы нагрев-я, охлаж. И конденсации. Методы расчета ТО и конденсаторов

Способы нагрев-я произв-ся нагревающими агентами, т.е горячим теплоносителем, кот. дает тепло. 

Способы охлаж. производятся охлаждающими агентами, т.е холодным теплоносителем, кот.отнимает тепло.

Требования, предъявляемые к теплоносителям.

1,обеспечение требуемой Т нагрева или охлаж-я.

2,достаточно высокая интенсивность теплообмена (↑ коэффициент теплоотдачи (α)).

3,малый расход, что обеспечивается ↑ теплоемкостью, ↑ теплотой конденсации.

4,хорошие эксплуатационные качества:

а) термическая устойчивость (не разлагается).

б) не горюч, не взрываем.

в) низкая вязкость.

г) низкая коррозионная активность.

д) малая токсичность.

5,низкая стоимость.

Перечень теплоносителей

Процессы нагревания

Косвенные

-водяным паром

в технике самый распространенный теплоноситель- насыщенный водяной пар – пар, кот. имеет Т равной Т его конденсации при данном Р.

1 атм. = 100⁰С – насыщенный пар

При конденсации пара происходит выделение тепла.

- расход пара

- теплота конденсации, теплота парообразования, испаряем 1кг H₂O→2200кДж/кг.

-кол-во тепла, кот. отдает перегретый пар охлаждаясь от  до

- кол-во тепла, кот. отдает перегретый пар при переходе в ж-ое состояние.

 кол-во тепла, кот. отдает конденсат при его охлаж.

 Из всех этих ,  наибольшее, т.к больше всего тепла выделяется при конденсации насыщенного пара.

«+» нагреванием водяным паром

-большая теплота конденсации→маленький расход пара.

-высокая интенсивность теплообмена

-постоянная Т конденсации (удобно для регулирования процесса)

-хорошие эксплуатационные кач-ва.

«-» нагреванием водяным паром

-быстрый рост Р с ростом Т (5 атм. = 151⁰С, 40 атм. = 250⁰С), поэтому водяной пар ис-ют при t= 180-190⁰С при соответствующем Р в 10-20атм.

Исполь. два вида нагрева.

1,нагрев глухим паром ч/з стенку.

2,нагрев острым паром путем смешения

Нагрев глухим паром ч/з стенку→паровая линия.

Конденсат явл-ся чистым, его исполь-т вновь для подачи в котлы с получением пара.

Нагрев острым паром путем смешения.

Пар проходит, барботирует в ж-ть и нагревает ее, ж-ти становиться больше, выходит горячая вода. Его исп-ют если жи-ть и пар можно смешивать.

· горячей водой

Произв-ся при 1атм. и Т не выше 100⁰С. При необходимости для более высокой Т испол-ся перегретая вода (3 атм.=120⁰С- перегретая вода)

Вода имеет ряд достоинств:

-↑ теплоемкостью

-малый расход

-↑ коэффициент теплоотдачи (α)

-хорошие эксплуатац. Св-ва.

-возможность утилизации тепла (испол-е горячего конденсата)

Недостатки

-невысокие Т нагрева

-отложение солей (накипь) до t= 60⁰С накипь практически не выделяется.

· минеральными маслами

масла, кот. Получ-т на нефтезаводе, нагрев.маслами можно проводить до t= 200-250⁰С.

«+»-масла дешевые теплоносители

-↑ Т теплоносителя

«-» -горючесть, взрывоопасность

-термическое разложение

-загрязнение поверхности со стороны масла смолами →прогорит труба

 Исп-ют два вида нагрева.

1.нагрев с естественной циркуляцией

2.нагрев с принудительной циркуляцией

· высокотемпературными органическими теплоносителями.

 Это орган-ие в-ва и их смеси (глицерин, этиленгликоль, дифилин)

Органич. теплоносители нагревают примерно до тех же Т, что и минеральные масла t= 200-250⁰С. Они меньше разлагаются.

Способы нагрева такие же, что у масел.

· расплавами солей

соль плавиться при t= 700-800⁰С. Исп-ют соли с Т выше их t_плав

Нитрит-нитратная смесь до 500-550⁰С (40%-NaNO₂, 7%-NaNO₃, 53% KNO₃), исп-ется смесь как охлаждающая, так и нагревающая.

«+»-высокая Т нагрева

-удобство использования

«-»-сильнейшие окислительные св-ва

-горючи, взрывоопасны.

-высокая коррозионная активность.

-высокая стоимость

Прямые

· топочными газами

топочный газ - продукт сгорания топлива (тв., ж-ого или газооб.)

Сжигание происходит в топке или печи.

1.родиантная камера печи – нагрев происх. за счет конверсии и теплового излуч-я (высокая Т)

2.перевая (стенка)

3.конвективная камера – в ней проходит часть нефти, часть воздуха, кот. Испол-ся для сжигания газа (Т ниже).

4.труба

«+» -возможность нагрева до высоких Т

-низкое Р со стороны топочного газа

«-» -малая теплоемкость → высокий расход газа

-↓ коэффициент теплоотдачи (α)

-неравномерность нагрева

· электрическим током.

Нагрев электрическим током осущ-ся тремя способами.

1.нагрев электросопротивлением - нагрев за счет выделения тепла при прохождении тока ч/з специальные нагревательные элементы (ленты, спирали)

2.индукционный нагрев состоит в том, что нагрев происходит за счет сердечника соленоидной катушки- нагрев токами Фуко.

3.высокочистотный нагрев- печи СВЧ, за счет наведения токов внутри определенного объема.

«+»-широкий диапазон Т

-возможность нагрева до ↑ Т, только газами и электропечами.

-возможность автоматического регулирования

«-»-сложность аппаратурного оформления

-высокая стоимость нагрева

Процесс охлаждения

Охлаждающие агенты

· вода

«+»-низкая Т охлаждения

-высокая теплоемкость →малый расход

-↑ коэффициент теплоотдачи (α)

-хорошие эксплуатационные качества

«-»-дефицит

Часто исполь-ся водооборотные циклы в промыш-ти.

Градирня- вода разбрызгивается, охлаж-ся как продувкой воздухом, так и при ее испарении. Нагрев-я вода после ТО на небольшую разность Т, поэтому исп-ся большое кол-во воды. Нельзя нагревать воду выше 60⁰С, т.к образ. накипь. 

· воздух

охлаждающий агент очень распространен

«+»-неисчерпаем

-хорошие эксплуатационные качества

«-»-зависимость от времени года

-низкая теплоемкость →большой расход

-↓ коэффициент теплоотдачи (α)

Сейчас аппараты воздушного отопления все шире испол-ся

Особенности этих аппаратов:

-использование ребристых труб

-принудительная циркуляция.

Конденсация

Конденсация - перевод пара в ж-ое состояние, путем его охлаж-я. Она очень распространена в хим. промыш.

Примен.: 1) для нагрева (пар конденсируется и выделяется тепло)

2) как средство создания и поддержания вакуума.

3) как метод ожижения 100% продуктов произ-ва (самогоноварения) - колонна

4) для выделения пара из его смеси с газом.

При конденсации Р ↓ до Р насыщ. пара соответств. данной Т. Пар содержит неконденсированные примеси, поэтому для поддержания вакуума нужно удалять вакуумом-насосом неконденсированные примеси.

Виды конденсации.

1.поверхностная конденсация, когда охлаж-я осуществляется ч/з стенку.

2.смешением- непосредственный контакт пара с холодной водой

Поверхностная конденсация – производ-я в ТО конденсатора, путем охлажд. ч/з стенку. (кожухотрубчатые ТО).

Конденсаторы смешения делят на:

-сухие- ж-ть и неконденсированные примеси удаляются отдельно

-мокрые- ж-ть и неконденсированные примеси удаляются совместно