реваг новітніх технічних і технологічних рішень в порівнянні з морально застарілим обладнанням є основним і необхідною умовою, яке повинно враховуватися при виборі відповідного обладнання. Але найважливішим критерієм вибору апарату є його економічна обгрунтованість. Економія теплоресурсів дозволяє знизити ціну на ізготвляемую продукцію, що не менш важливо в умовах жорсткої конкуренції. br/>
1 Теоретичні основи теплообмінного процесу. Вибір конструкції апарату
Теплові процеси - технологічні процеси, які протікають зі швидкістю, обумовленою законами теплопередачі. p> Теплообмінні апарати - апарати, призначені для проведення теплових процесів. p> Теплоносії - тіла (середовища), які беруть участь у теплообміні. p> Існує три способи перенесення тепла: теплопровідність, конвективний теплообмін і теплове випромінювання.
Теплопровідність - явище переносу теплової енергії безпосереднім контактом між частинками тіла.
Конвективний теплообмін - процес поширення в слідстві руху рідини чи газу. p> Природна (вільна) конвекція обумовлена ​​різницею щільності в різних точках об'єму теплоносія, який виникає внаслідок різниці температур в цих точках. p> Вимушена конвекція обумовлена ​​примусовим рухом всього обсягу теплоносія. p> Теплове випромінювання - процес передачі тепла від одного тіла до іншому, поширенням електромагнітних хвиль у просторі між цими тілами.
Тепловіддача - процес перенесення тепла від стінки до теплоносія або у зворотному напрямку. p> Теплопередача - процес передачі тепла від більш нагрітого менш нагрітого теплоносія через розділяє їх поверхню або тверду стінку.
При проектуванні теплообмінних апаратів тепловий розрахунок зводиться до визначення необхідної поверхні теплообміну F, (м 2 ), за основним рівнянням теплопередачі:
, (1.1)
де
Q - теплове навантаження теплообмінника, (Вт);
Dt ср - середня різниця температур, ( 0 С); p> К - коефіцієнт теплопередачі,.
Коефіцієнт теплопередачі показує, яка кількість теплоти передається від гарячого теплоносія до холодного за 1 с через 1 м 2 стінки при різниці між теплоносіями, рівної 1 град. br/>
Теплове навантаження теплообмінника визначають з рівняння теплового балансу. Якщо знехтувати втратами тепла до навколишнього середовища, які зазвичай не перевищують 5%, то рівняння теплового балансу буде мати вигляд:
Q = Q 1 = Q 2 , (1.2)
де
Q 1 і Q 2 - кількість тепла, яке віддав гарячий теплоносій і яке передано холодного теплоносія відповідно, (Вт).
Під час теплообміну між теплоносіями зменшується ентальпія (тепломісткість) гарячого теплоносія і збільшується ентальпія холодного теплоносія. Рівняння теплового балансу (1.2) у розгорнутому вигляді:
Q = G 1 (i 1п -i 1к) = G 2 (i 2к -i 2п ), (1.3)
де
G 1 і G 2 - витрата гарячого та холодного теплоносія відповідно,;
i 1п , i 1к - початкова та кінцева ентальпії гарячого теплоносія,;
i 2п , i 2к - початкова та кінцева ентальпії холодного теплоносія,.
Якщо під час теплообміну не змінюється агрегатний стан теплоносіїв, ентальпії останніх прирівнюють твору теплоємності на температуру і тоді рівняння теплового балансу (1.3) буде мати вигляд:
Q = G 1 c 1 (t 1п -t 1к ) = G 2 c 2 (t 2к -t 2п ), (1.4)
де
c 1 і з 2 - середні питомі теплоємності гарячого і холодного теплоносіїв відповідно,;
t 1п , t 1к - температури гарячого теплоносія на вході в апарат і на виході з нього, ( 0 С);
t 2к , t 2п - температури холодного теплоносія на виході з апарату і на вході в нього, ( 0 С).
З рівняння (1.4) можна знайти витрати гарячого або холодного теплоносіїв при відомих значеннях інших параметрів. У разі використання в якості гарячого теплоносія насиченої водяної пари величин i 1п ,, і i 1к ,, в рівнянні (1.3) будуть відповідно ентальпії пари...
