78 Интенсификация тепловых процессов.
Интенсивность теплообмена определяется величиной плотности теплового потока q. Если учесть, что
,
где K – коэффициент теплопередачи, Δtт – средний температурный напор, то в конечном итоге повышение интенсивности работы аппарата связано с повышением Δtт и K.
Наиболее целесообразный путь повышения интенсивности теплообмена заключается в повышении K, так как увеличение Δtт в аппарате не всегда приемлемо, поскольку увеличивается выход брака.
Коэффициент K зависит от коэффициента теплопроводности λ материала стенок, разделяющих среды, а также от коэффициента теплоотдачи α. При больших λ и α большим будет и K.
Для повышения λ подбирают соответствующий материал для стенки с учетом технической и экономической целесообразности.
Повышение коэффициента α может быть достигнуто различными путями: повышением скорости движения сред; улучшением условий обтекания поверхности; турбулизацией движущегося потока; уменьшением толщины пограничного слоя.
Увеличение коэффициента теплоотдачи α конденсирующегося пара при тепловой обработке бетона осуществляют путем предварительной продувки пропарочных камер и автоклавов паром с целью удаления из объема камер воздуха.
Другим средством повышения α является уменьшение толщины конденсатной пленки на поверхностях теплообмена. Это достигается созданием условий для лучшего стекания конденсатной пленки, срыва пленки потоком пара и гидрофобизацией поверхности, когда сплошная пленка конденсата вообще не образуется.
Экономичность теплообменных аппаратов определяется величиной к. п. д. (η):
,
где Qп – полезное тепло, используемое для нагрева материала; Qт – количество тепла, которое может быть отдано теплоносителем при охлаждении его до температуры окружающей среды.
Повышение количества используемого тепла может быть достигнуто уменьшением непроизводительных потерь его в окружающую среду и максимальным использованием тепла, которое отходит с печными газами и материалом (готовым продуктом).
Первое достигается за счет теплоизоляционных мероприятий, второе – рациональным использованием отходящего тепла для отопительных целей, подогрева воды, материалов и т. д.
79 Равновесие при массопередаче. Движущая сила процесса.
Динамическое равновесие наступает при достижении каждой фазой равновесной концентрации распределяемого вещества при данных условиях температуры и давления.
Сопоставление рабочих и равновесных концентраций позволяет определить скорость и направление процесса, а также характеризует движущую силу процесса, мерой которой является разность между рабочей и равновесной концентрациями.
В основе равновесия лежит правило фаз Гиббса (или закон равновесия фаз), с которым мы познакомились, рассматривая общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов. Как вы помните, первой из основных задач, которые приходится решать при практических расчетах процессов и аппаратов, является определение условий равновесного состояния системы. Определение направления протекания процесса в равновесных системах под действием внешней силы опирается на два основных положения термодинамики – принцип Ле-Шателье и правило фаз Гиббса. Правило фаз Гиббса, как известно, выражает зависимость между количеством компонентов системы k, фаз f и ее степеней свободы S:
.
Правило фаз позволяет установить количество переменных, определяющих равновесие системы, которые могут быть выбраны произвольно (см. раздел 1.3).