Контрольна робота
Теплообмінні апарати. Теплопередача
Зміст
1. Основи теплового розрахунку теплообмінних апаратів
. Кріогенні машини і установки. Призначення, пристрій, основні елементи кріогенних машин і установок
3. Теплопередача. Основні закони теплопередачі
Список літератури
теплопередача кріогенна установка теплообмінний апарат
1. Основи теплового розрахунку теплообмінних апаратів
теплообмінних апаратів називають пристрої, в яких відбувається передача теплоти від одного тіла до іншого. Тіла, які віддають або приймають теплоту, називають теплоносіями. Теплообмін між теплоносіями є одним з найбільш важливих в техніці процесів.
За принципом дії теплообмінні апарати можуть бути розділені на рекуперативні, регенеративні і змішувальні. Виділяються ще теплообмінні пристрої, в яких нагрів або охолодження теплоносія здійснюється за рахунок внутрішніх джерел теплоти.
Рекуперативні теплообмінні апарати являють собою пристрої, в яких дві рідини з різними температурами течуть у просторі, розділеному твердої стінкою. Теплообмін відбувається за рахунок конвекції і теплопровідності, а якщо хоч одна з рідин є випромінюючим газом, то і за рахунок теплового випромінювання. Прикладом таких апаратів є котли, підігрівачі, конденсатори, випарні апарати та ін.
Регенератори - такі теплообмінні апарати, в яких одна і та ж поверхня нагріву через певні проміжки часу омивається то гарячою, то холодною рідиною. Спочатку поверхню регенератора відбирає теплоту від гарячої рідини і нагрівається, потім поверхню регенератора віддає енергію холодної рідини. У регенераторах теплообмін завжди відбувається в нестаціонарних умовах, а рекуперативні теплообмінні апарати здебільшого працюють в стаціонарному режимі.
Так як в регенеративних і рекуперативних апаратах процес передачі теплоти неминуче пов'язаний з поверхнею твердого тіла, то їх ще називають поверхневими. У змішувальних апаратах теплопередача здійснюється при безпосередньому контакті і змішанні гарячої та холодної рідин. Типовим прикладом таких теплообмінників є градирні. У градирнях вода охолоджується атмосферним повітрям. Повітря безпосередньо стикається з водою і перемішується з парою, що виникають через часткового випаровування води.
Незалежно від принципу дії теплообмінні апарати, що застосовуються в різних областях техніки, мають свої назви. Однак з теплотехнічної точки зору всі апарати мають одне призначення - передачу теплоти від одного теплоносія до іншого або поверхні твердого тіла до рухомих теплоносія. Останнє і визначає ті загальні положення, які лежать в основі теплового розрахунку будь-якого теплообмінного апарату.
Основні положення та рівняння теплового розрахунку
Теплові розрахунки теплообмінних апаратів можуть бути проектними та перевірочними. Проектні (конструктивні) теплові розрахунки виконуються при проектуванні нових апаратів, метою розрахунку є визначення поверхні теплообміну. Перевірочні теплові розрахунки виконуються, у разі якщо відома поверхня нагріву теплообмінного апарату і потрібно визначити кількість переданої теплоти і кінцеві температури робочих рідин. Тепловий розрахунок теплообмінних апаратів зводиться до спільного вирішення рівнянь теплового балансу і теплопередачі. Ці два рівняння лежать в основі будь-якого теплового розрахунку. Нижче названі рівняння наводяться для рекуперативних теплообмінників.
Рівняння теплового балансу. Зміна ентальпії теплоносія внаслідок теплообміну визначається співвідношенням
Тут і надалі індекс «1» означає, що дана величина віднесена до гарячої рідини, а індекс «2» - до холодної. Позначення (штрих) відповідає даній величині на вході в теплообмінник, (два штрихи) - на виході.
Вважаючи, що з р =const і dh=c p dt , попередні рівняння можна записати:
Питома теплоємність з р залежить від температури. Тому в практичних розрахунках в рівняння підставляється середнє значення ізобарно теплоємності в інтервалі температур від t до t '.
При розгляді теплообмінних апаратів з безперервно змінною температурою теплоносіїв слід розрізняти апарати:
1) прямого струму; 2) про...
