Полезная разность температур в многокорпусной установке

И ее распределение по корпусам

 

Для определения поверхности теплопередачи корпусов необходимо знать полезную разность температур для каждого корпуса. Суммарную полезную разность температур в многокорпусной установке находят из уравнений

 

; (105)

 

D Т _общ = Т _г1 - Т _бк, (106)

 

где Т _г1 - температура греющего пара в первом корпусе; Т _бк - температура вторичного пара, поступающего в барометрическую камеру

 

. (107)

 

Здесь D''' - гидродинамическая температурная депрессия. Она вызывается потерей давления вторичных паров при переходе из одного корпуса в другой на преодоление гидравлических сопротивлений. Потеря давления насыщенного пара влечет за собой уменьшение его температуры. Величина Δ''' небольшая, обычно ее не рассчитывают, принимают для каждого аппарата ~ 1-1,5 °C.

распределяют между выпарными аппаратами различными способами:

- 1 способ: поверхности теплообмена по корпусам равны

; (108)

- 2 способ: суммарная поверхность теплообмена корпусов установки минимальна

. (109)

Рассмотрим 1 способ.

Основное условие первого способа распределения выражается соотношением (108). Полезная разность температур в корпусе

 

, (110)

 

тогда суммарная разность температур

 

. (111)

 

С учетом (110) получим

 

; (112)

 

(113)

 

Зная значение 1/ F из (110) для первого корпуса, получим

 

. (114)

 

Аналогично для второго и т.д.

Таким образом, при равенстве поверхностей теплопередачи в каждом корпусе суммарная полезная разность температур распределяется пропорционально отношению тепловой нагрузки к коэффициенту теплоотдачи в каждом корпусе.

 

 

Рассмотрим 2 способ.

Запишем уравнение (113) в виде

 

.

 

Для нахождения минимума функции F необходимо дифференцировать последнее выражение по , приравнивая полученное частное производное нулю, что является необходимым условием экстремума функции. В результате получено для n -го корпуса

 

. (115)

 

При минимальной суммарной поверхности теплоотдачи многокорпусной установки общая полезная разность температур распределяется пропорционально квадрату корня из отношения тепловой нагрузки к коэффициенту теплоотдачи в каждом корпусе.

Распределение общей полезной разности температур этим способом приводит к удорожанию изготовления аппаратов и эксплуатации, но дает экономию металла.

 

Контрольные вопросы

 

1. Объясните сущность процесса выпаривания и укажите область
его практического применения.

2. Приведите классификацию выпарных аппаратов.

3. Опишите особенности трехкорпусных прямоточных и противоточных выпарных аппаратов. Дайте сравнительный анализ их достоинств и недостатков.

4. Приведите схему выпарных аппаратов с естественной
и принудительной циркуляцией и укажите области их применения.

5. Запишите материальный и тепловой баланс однокорпусной выпарной установки.

6. Что понимается под вторичным «паром» и «экстрапаром»?

7. Охарактеризуйте методы проведения процесса выпаривания
под вакуумом, при атмосферном давлении и под избыточным давлением.

8. Укажите на особенности составления материальных и тепловых балансов для многокорпусной выпарной установки.

9. Дайте определение полезной разности температур для выпарной установки. Как она определяется?

10. Из каких составляющих складываются температурные потери
и как их определить?

11. Укажите на способы распределения полезной разности температур по корпусам многокорпусной выпарной установки. Проанализируйте
их преимущества и недостатки.

12. В каком случае удельный расход греющего пара равен единице?

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зиннатуллин Н.Х. Гидравлика и теплотехника / Н.Х Зиннатуллин, А.И. Гурьянов. - Казань: КГЭУ, 2005. - 68 с.

2. Зиннатуллин Н.Х. Гидродинамика и гидродинамические процессы / Н.Х Зиннатуллин, А.И. Гурьянов, В.К. Ильин, Д.А. Елдашев. - Казань: КГЭУ, 2010. - 240 с.

3. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии / Ю.И Дытнерский. - М.: Химия, 2002. - 768 с.

4. Касаткни А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткни. - М.: Альянс, 2006 - 750 с.

5. Разинов А.И. Гидромеханические и теплообменные процессы
и аппараты химической технологии / А.И. Разинов, О.В. Маминов, Г.С. Дьяконов. - Казань: КГТУ, 2007. - 212 с.

6. Бакластов А.М. Промышленные тепломассообменные процессы
и установки / А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, О.Л. Данилов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 328 с.

7. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика и теплопередача / Б.Н. Юдаев. - М.: Высш. шк., 1988. - 479 с.

8. Баскаков А.П. Теплотехника / А.П. Баскаков, Б.В. Берг. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.

9. Айнштейн В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологий / В.Г. Айнштейн, М.Г. Захаров, А.Г. Носов и др. В 2 кн. Кн. 1.- М.: Логос, Высш. шк., 2006. - 912 с.

10. Айнштейн В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологий / В.Г. Айнштейн, М.Г. Захаров, А.Г. Носов и др. В 2 кн. Кн. 2.- М.: Логос, Высш. шк., 2006. - 846 с.

11. Бажан П.И. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. - М.: Машиностроение, 1989. - 366 с.

12. Кушенов А.И. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании / А.И. Кушенов, Л.С. Стерман, Н.Г. Стюшин. - М.: Высш. шк., 1986. - 410 с.

13. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник / А.В. Лыков. - М.: Энергия, 1978. - 480 с.

14. Тябин Н.В. Процессы и аппараты резиновой промышленности / Н.В. Тябин, А.В. Попов. - Л.: Химия, 1988. - 248 с.

15. Жуковский В.С. Основы теории теплопередачи / В.С. Жуковский. – Л.: Энергия, 1989. - 224 с.

16. Горбатюк В.И. Процессы и аппараты пищевых производств / В.И. Горбатюк. - М.: Колос, 2000. - 335 с.

17. Назмеев Ю.Г. Теплообменные аппараты / Ю.Г Назмеев, В.М. Лавыгин. - ТЭС. – М.: Энергоатомиздат, 1988. - 288 с.

18. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление / Б.С. Петухов. - М.: Энергия, 1967. - 412 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ПРЕДИСЛОВИЕ..............................................
ЧАСТЬ 1. ТЕПЛООБМЕН......................................
1.1. Кондуктивный теплообмен в плоской стенке................
1.2. Кондуктивный теплообмен в цилиндрической стенке.........
1.3. Конвективный теплообмен................................
1.3.1. Гидродинамический и тепловой пограничные слои на плоской пластине.......................................
1.3.2. Теплообмен в круглой трубе...........................
1.3.3. Теплообмен с телами сложной формы...................
1.4. Теплообмен при изменении теплофизических характеристик теплоносителя и его фазового состояния........................
1.4.1. Теплоотдача при конденсации пара.....................
1.4.2. Теплоотдача при кипении жидкостей...................
1.5. Теплообмен при непосредственном контакте теплоносителей..
1.6. Радиационно-конвективная теплоотдача. Тепловое излучение..
1.7. Оптимизация и интенсификация теплообмена...............
Контрольные вопросы.........................................
ЧАСТЬ 2. ПРОМЫШЛЕННЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА.....
2.1. Подвод теплоты.........................................
2.1.1. Нагревание водяным паром и парами высокотемпературных теплоносителей...........................................
2.1.2. Нагревание горячими жидкостями......................
2.2. Отвод теплоты..........................................
2.3. Классификация и конструкция теплообменников.............
2.3.1. Рекуперативные теплообменники......................
2.3.2. Регенеративные теплообменники.......................
2.3.3. Смесительные теплообменники........................
2.4. Методика расчета теплообменника.........................
2.4.1. Проектный расчет теплообменника.....................
2.4.2. Поверочный расчет теплообменника....................
Контрольные вопросы.........................................
ЧАСТЬ 3. ВЫПАРИВАНИЕ....................................
3.1. Классификация и конструкция выпарных аппаратов..........
3.2. Однокорпусное (однократное) выпаривание.................
3.3. Температурные потери...................................
3.4. Многокорпусное выпаривание.............................
3.5. Полезная разность температур в многокорпусной установке и ее распределение по корпусам...............................
Контрольные вопросы.........................................
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.............................

 

Учебное издание