(6)
Теплове навантаження Q в відповідно до заданих технологічними умовами знаходять з рівняння теплового балансу для одного з теплоносіїв:
- якщо агрегатний стан теплоносія не змінюється - з рівняння
Q = G i О‡ c i О‡ [t i н - t ik ], i = 1,2, (7)
- при конденсації насичених парів без охолодження конденсату або при кипінні - з рівняння
Q = G i О‡ r i , i = 1,2, (8)
- при конденсації перегрітих парів з охолодженням конденсату
Q = G 1 О‡ (I 1н - c 1 О‡ t 1 k ), (9)
де I 1н - Ентальпія перегрітої пари Дж/кг. p> Якщо агрегатний стан теплоносія не змінюється, його середню температуру можна визначити як середнєарифметичну між початковою і кінцевою температурами:
t i = (t iн + t ik )/2, i = 1,2, (10)
Більш точне значення середньої температури одного з теплоносіїв
можна отримати, використовуючи середню різниця температур:
t i = t j В± О”t c p, (11)
де t j - середньоарифметична температура теплоносія з меншим перепадом температури уздовж поверхні теплообміну, В° С.
При зміні агрегатного стану теплоносія його температура постійна уздовж всієї поверхні теплопередачі і дорівнює температурі кипіння (або конденсації) залежної від тиску і складу теплоносія.
Для протікання процесу передачі тепла необхідно наявність деякої різниці температур між гарячим і холодним теплоносіями. Ця різниця температур є рушійною силою процесу теплопередачі і називається температурним напором. Якщо Т - температура гарячого теплоносія, а t - температура холодного теплоносія в В° С, то температурний напір:
q = T - t, (12)
Чим більше температурний напір, тим вище швидкість передачі тепла, причому кількість тепла, переданого від гарячого теплоносія до холодного, пропорційно поверхні теплообміну F (М 2 ), температурному натиску q і часу П„, с:
Q = K О‡ F О‡ q О‡ П„, (13)
де K - коефіцієнт теплопередачі, Вт/м 2 в€™ К.
Якщо тепло переноситься шляхом теплопровідності через стіну, то, відповідно до закону Фур'є, кількість переданого тепла пропорційно поверхні F, різниці температур між обома поверхнями стінки (q ст . = t ст . 1 -t ст . 2 ), часу П„ і обернено пропорційно товщині стінки Оґ:
Q = [О» О‡ F (t СТ1 - t ст2 ) О‡ П„]/Оґ = (О» О‡ F О‡ q ст . О‡ П„)/Оґ, (14)
де t СТ1 і t ст2 - температура поверхонь стінки; О» - коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м в€™ К).
1.2 Основні типи теплообмінників
1.2.1 Призначення і класифікація теплообмінних апаратів
теплообмінних апаратів, або теплообмінниками, називаються пристрої для передачі тепла від одних середовищ (Гарячих теплоносіїв) до інших (холодним теплоносіям). У хімічній технології теплообмінні апарати застосовуються для нагрівання і охолоджування речовин в різних агрегатних станах, випаровування рідин і конденсації парів, перегонки і сублімації, абсорбції та адсорбції, розплавлення твердих тіл і кристалізації, відведення та підведення тепла при проведенні екзо-і ендотермічних реакцій і т. д.
Відповідно своїм призначенням теплообмінні апарати називають підігрівниками, холодильниками, випарниками, конденсаторами, дистиляторами, субліматор, плавителей тощо
За способом передачі тепла розрізняють теплообмінні апарати поверхневі і змішувальні. У першому випадку передача тепла відбувається через розділяють тверді стінки, у другому - безпосереднім контактом (змішанням) нагрітих і холодних середовищ (рідин, газів, твердих речовин). Поверхневі апарати поділяються на рекуперативні і регенеративні. У рекуперативних апаратах тепло від гарячих теплоносіїв до холодних передається через розділяє їх стінку, поверхня якої називається теплообмінної поверхнею, або поверхнею нагріву. У регенеративних апаратах обидва теплоносія поперемінно стикаються з однією і тієї ж стінкою, нагрівається (акумулюючи тепло) при проходженні гарячого потоку і охолоджується (віддаючи закумульоване тепло) при подальшому проходженні холодного потоку. Регенератори є апаратами періодичного дії, рекуператори можуть працювати як в періодичному, так і в безперервному режимах. br/>
1.2.2 Огляд типових теплообмінних апаратів
При невеликих теплових навантаженнях, коли необхідна поверхня теплообміну не перевищує 20 - 30 м 2 , доцільно застосування теплообмінників типу В«труба в трубіВ» Такі теплообмінники виготовляють наступних типів: 1) нерозбірні однопоточні м...
