5. Та, работающие с изменением агрегатного состояния одного из теплоносителей ( кожухотрубные, спиральные)
а) Кожухотрубные:
С линзовыми компонентами
С U-образными трубами
С подвижной камерой (плавающей головой)
б) Спиральные
в) Пленочные
Если тампературный напор в ТА Δtср>50оС, то при его нагревании или переменных режимах работы за счет удлинения труб и корпуса (изготовленных из разных материалов) наблюдается удлинение механического напряжения в местах соединения труб с трубной решеткой, что может вызвать нарушение герметичности конструкции, т.е. аппарат выходит из строя. Поэтому в аппаратах используются определенные мероприятия, компенсирующие выше названные напряжения.
а) Кожухотрубные:
С линзовым компенсатором:
С U- образными трубами:
Оба конца трубы прикреплены в одной трубной доске, что не сдерживает расширения при его нагревании . Расширение не зависит от корпуса.
Недостатки:
Цена, т.к. трубы U-образные
Чистка только химическим путем.
С подвижной камерой: (плавающей головкой)
Недостаток:
Дороже чем обычные (линзовые)
Диаметр корпуса больше
б)
Спиральные:
Аппарат выполняется из листов стали, толщиной 3-5 мм, расстояние м/д листами 10-15. Листы скручиваются в спираль. Торцы закрываются листами на сварке. Вывод теплоносителя осуществляется по торцам в противоположные стороны.
Достоинства:
Высокая скорость
Повышенное значение коэффициента теплопередачи
Недостаток:
Сварные стыки работают при невысоких давлениях.
7.Ребристые теплообменные аппараты.
Ребристые теплообменники применяют для увеличения теплообменной поверхности оребрением с той стороны, которая характеризуется наибольшими термическими сопротивлениями. Ребристые теплообменники (калориферы) используют, например, при нагревании паром воздуха или газов. Важным условием эффективного использования ребер является их плотное соприкосновение с основной трубой (отсутствие воздушной прослойки), а также рациональное размещение ребер.
Ребристые теплообменники широко применяют в сушильных установках, отопительных системах и как экономайзеры.
8. Регенеративные теплообменные аппараты.
В регенеративных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячий и холодный) контактируют с твердой стенкой поочерёдно. Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдаётся при контакте с холодным.
В смесительных аппаратах теплообмен происходит при непосредственном контакте теплоносителей (двух сред). В промышленности такие аппараты носят название градирня или скруббер. Они применяются для осушки или увлажнения газов от пыли (взвешенных частиц).
Характеристикой
регенеративных аппаратов является их
компактность: это отношение площади
поверхности насадки к занимаемому
объёму.
9. Смесительные теплообменные аппараты (камерные, насадочные, струйные).
В смесительных аппаратах теплообмен происходит при непосредственном контакте теплоносителей (двух сред). В промышленности такие аппараты носят название градирня или скруббер. Они применяются для осушки или увлажнения газов от пыли (взвешенных частиц).
П
Камерный смесительный аппарат.
Камерные;
Насадочные;
Каскадные;
Струйные;
Плёночные подогреватели.
Характеристикой насадки является поверхность, отнесённая к единице объёма S, м2/м3. Следующей характеристикой насадки является её свободный объём V, м3/м3.
Преимущества насадочных смесительных аппаратов:
Значительно уменьшает объём;
Значительно увеличивает поверхность соприкосновения фаз.
Недостатки: при запыленных потоках газа пылевые частицы осаждаются на поверхности насадки, что требует очистки.
Каскадный смесительный аппарат.
Струйные смесительные аппараты.
Скорость выхода из сопла 1-ой ступени до 15 м/с.
Смесительный аппарат плёночного типа.
Они используются в выпарных станциях для выпаривания раствора. Скорость воды на выходе их сопла 3-4 м/с. Недостатком аппарата является повышенное качеств воды. Диаметр аппарата до 600мм и высота до 2,7 м.
10.Выпаривание. Отличие процесса выпаривания от кипения чистого растворителя. Физико-химическая температурная депрессия.
Выпаривание – это термический процесс, при котором в результате кипения выделяются пары растворителя (воды) практически в чистом виде, а в остатке остаётся твёрдое или вязкое вещество или тот же раствор, но большей концентрации.
Процесс выпаривания отличается от кипения чистого растврорителя 2-я особенностями:
Наличие физико-химической температурной депрессии;
Изменение физических параметров среды.
При расчётах теплообменных аппаратов поверхность теплообмена
,
при которой
.
Для того чтобы определить значение физико-химической температурной депрессии необходимо использовать её значение для нормальных условий при различных концентрациях и затем пересчитать на рабочее давление.
– формула Тищенко.
При кипении воды физические параметр постоянны. При выпаривании физические параметры изменяются, при этом увеличивается динамическая вязкость,
,
,
и одновременно уменьшается
,
,
,
с увеличением концентрации раствора.
Понижение температуры образующихся из раствора водяных паров по сравнению с температурой кипения раствора называют физико-химической температурной депрессией.
11. Принцип многокорпусного выпаривания. Схемы многокорпусных выпарных установок (прямоточная, противоточная, с параллельным питанием по раствору).
В многокорпусной выпарной установке вторичный пар каждого корпуса (кроме последнего) используется для обогрева следующего корпуса. Давление от корпуса к корпусу уменьшается так, чтобы температура кипения раствора в каждом корпусе была ниже температуры насыщения пара, обогревающего этот корпус.
Применение многокорпусных выпарных установок дает значительную экономию пара. Если приближенно принять, что с помощью 1 кг греющего пара в однокорпусном аппарате выпаривается 1 кг воды, то в многокорпусной выпарной установке на 1 кг греющего пара, поступившего в первый корпус, приходится количество килограммов выпаренной воды, равное числу корпусов, т. е. расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды обратно пропорционален числу корпусов.
Так, в двухкорпусной выпарной установке одним килограммом греющего пара, поступившим в первый корпус, выпаривается в нем 1 кг воды, а образовавшимся при этом одним килограммом вторичного пара выпаривается во втором корпусе еще 1 кг воды; таким образом, всего на 1 кг греющего пара выпаривается 2 кг воды, а расход пара на 1 кг выпариваемой воды составляет 0,5 кг. Аналогично можно найти, что расход греющего пара на 1 кг выпариваемой воды в трехкорпусной выпарной установке составляет 0,33 кг, в четырехкорпусной – 0,25 кг и т. д.
Действительный расход греющего пара на 1 кг выпариваемой воды несколько выше.
Вторичный пар, образующийся в каждом корпусе, можно не целиком направлять на обогрев следующего корпуса, а частично отводить на сторону и использовать для предварительного подогрева раствора, поступающего на выпаривание, или для других технологических целей, не связанных с выпариванием. Отводимый на сторону вторичный пар называется экстра-паром. Экстра-пар может быть отобран из любого корпуса, кроме последнего. Из последнего корпуса не производят отбора экстрапара, так как вторичный пар оттуда направляется в конденсатор; если же выпаривание ведется под давлением, вторичный пар можно полностью использовать вне выпарной установки.
12. Материальный баланс процесса выпарки.
Он позволяет определить количество выпаренной воды и определить концентрацию раствора.
и
– начальное и конечное количество
раствора;
– количество
выпаренной воды,
;
– количество
выпаренной воды на кг раствора
поступающего на выпарку;
и
– исходная и конечная концентрация
раствора;
Дано: , , .
Найти:
.
;
;
– уравнение
материального баланса процесса выпарки.
Дано: , .
Найти: .
;
;
;
;
.