Методы искусственного охлаждения.

Испарение низкокипящих жидкостей, дросселирование газа, равновесное адиабат расшир газа

в детандерах, расширение газа в адиабат. вихревой трубе Ранка-Хилша, адиабатич

размагничивание (<1K), термоэлектронное охлаждение и др.

Дросселирование газа. При дрос. газа работа, совершенная газом затрачивается на

преожоление трения в отверстии дроссел. устройства и переходит в тепло в рез-те чего

процесс расширения просих без измен энтальпии. Для ид газа нет такого эффекта. Явлене изм-я

темп-ры реальн газа при его дросселир-и получим название дроссельного эффекта или

эфф-та Джоуля-Томсона. КПД~14%

Детандир. газа. Расширение сжат газа в детандере происходит без обмена теплом с окр средой

и совершенная при газом мех работа производится за счет его внутр энергии в рез-те чего газ

охл-ся. (Поршневой детандер, турбодетандер)

Холодильники (компресс. холод. машины) и конденсаторы, предназначенные для

охлаждения потока или конденсации паров с исп-ием специального охлаждающего агента

(вода, воздух, испаряющийся аммиак, пропан и др.). Охлаждение и конденсация в этих

аппаратах являются целевыми пр-сами, а нагрев охлаждающего агента побочным.

Кристаллизаторы, предназначенные для охлаждения соответствующих жидких потоков до

темп-р, обеспечивающих обр-ие кристаллов некоторых составляющих смесь веществ. В зав-ти

от темп-го режима кристаллизации в этих аппаратах в качестве охлаждающего агента исп-ся вода

или специальные хладагенты в виде охлажденных рассолов, испаряющихся аммиака, пропана.

В нефтегазопереработке кристаллизаторы исп-ся при депарафинизации масел,

обезмасливании парафинов, разделении ксилолов, производстве серы.

Кристаллизатор типа «труба в трубе» широко распространен на установках

депарафинизации масел. Кристаллизатор предназначен для получения и роста кристаллов, поэтому

в аппарате должен быть обеспечен оптимальный тепловой и гидродинамический режим.

Темп-ый напор, скорость движения и прод-ть пребывания охлаждаемого продукта в

кристаллизаторе выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить в аппарате оптимальную

скорость охл-ия данного продукта, необх-ую для роста его кристаллов.

Погружные аппараты. Специфической ос-тью аппаратов этого типа явл-ся наличие емкости

— ящика, в к-ую погружены теплообменные трубы. В ящике находится охл-ая среда, например

вода. Аппараты этого типа используют в качестве холодильников или конденсаторов-холодильников.

Оросительные аппараты. Аппараты этого типа прим. в качестве холл-ов и конд-ов. Они

представляют собой змеевик, сост. из соединенных двойниками труб, к-ые расположены гориз-ми

и верт-ми рядами В верхней части аппарата имеется распределительное приспособление для

орошения наружной поверхности змеевиков водой. Вследствие высокого значения скрытой

теплоты испарения воды даже незначительное ее испарение сопровождается отводом большого

кол-ва тепла.

Аппараты воздушного охлаждения (АВО). Широкое распространение в пром-сти получили (АВО)

, в к-х в качестве охлаждающего агента исп-ся поток атм-го воздуха, нагнетаемый

специально установленными вентиляторами.

Использование аппаратов этого типа позволяет осуществить значительную экономию

охлаждающей воды, уменьшить количество сточных вод, исключает необходимость

очистки наружной поверхности теплообменных труб. Эти аппараты используются в

качестве конденсаторов и холодильников.

Для подачи охлаждающего воздуха прим. осевые вентиляторы пропеллерного типа.

Вентилятор приводится во вращение ч/з редуктор или клиноременную передачу, а при

исп-ии тихоходных электродвигателей колесо вентилятора крепится непосредственно на

валу электродвигателя.

Аппараты воздушного охлаждения размещают на металлоконструкциях, железобетонных опорах

или непосредственно на верху ректификационной колонны. В последнем случае

обеспечивается меньшее гидравлическое сопротивление для потока паров, поступающих

на конденсацию с верха колонны.

 

 

Прикладная гидравлика

1) Определить плотность воздуха при вакууме р=440мм рт ст, t =-40⁰С. Воздух по объему

состоит из 79% азота и 21% кислорода. р_о=750 мм рт ст.

2) Кинематическая вязкость нефти при 20 и 50⁰С даны. Определить вязкость при t=105⁰С

3) Опред-ть кинематический коэффициент взкости жидкости имеющей состав 70% мол

кислорода и 30%мол азота при Т=84К и р_абс=1атм. Считать кислород и азот

нормальными жидкостями. Даны вязкости и плотности компонентов.

4) Вычислить динамический коэффициент вязкости суспензии бензидина в воде, если в

чан загружено на 10м³ воды 1т бензидина. Температура суспензии 20⁰С. Относительная

плотность ТВ.фазы 1,2.

5) Цилиндр сосуд диаметром 20 см наполнен водой до верха. Определить высоту цилиндра, если

сила давления на дно и боковые стенки цилиндра одинаковы.

6) Вакуумметр на барометрическом конденсаторе показывает вакуум = 600мм ртути.

Атмосферное давление 748мм ртути. Определить: а)абсолютное давление в конденсаторе в Па

и в кгс/см²; б) на какую высоту Н поднимается вода в барометрич. Трубе.

7) Тонкостенный цилиндрич сосуд массой 100г и объемом 300 см³ ставят вверх дном на

поверхность воды и медленно опускают его вглубь таким образом, что он все время

остается вертикальным. На какую минимальную глубину надо погрузить стакан, чтобы он

не всплыл на пов-ть. Атмосферное давление р_о=10⁵Па

8) Вес камня в воздухе 49Н. Найти вес этого камня в воде, если его плотность=2500 кг/м³,

=1000 кг/м³

9) На поверхности воды плавает полый деревянный шар так, что в воду погружена 1/5 часть

его объема. Радиус шара =1см. Плотность дерева 840кг/м³. Найти объем полости в шаре.

Гидродинамика

10) По трубам одноходового кожухотрубчатого теплообменника проходит воздух при

средней температуре 50⁰С р = 2кгс/см² со скоростью = 9 м/с. Определить: а) массовый

расход воздуха; б) объемный расход воздуха при рабочих условиях; в) объемный расход воздуха

При нормальных условиях

11) Т/обм изготовлен из стальных труб диаметром 76х3. Требуется найти необходимый

диаметр труб для работы с тем же газом, но под изб.давлением 5 атм, если требуется