- •Часть 3. Типовые процессы и
- •Содержание
- •Введение
- •1 Общие положения
- •1.1 Цель обучения
- •1.2 Программа модуля «Тепловые процессы»
- •1.2.1 Роль тепловых процессов в химической технологии. Особенности тепловых процессов
- •1.2.2 Материал, изученный в предыдущем семестре
- •1.3 Объем модуля и виды учебных занятий
- •1.4 Перечень необходимых средств для выполнения
- •1.5 План-график изучения модуля «Тепловые процессы»
- •1.6 Планы практических занятий
- •Занятие №1
- •Занятие №2
- •Занятие №3
- •Занятие №4
- •1.7 Планы лабораторных занятий
- •1.8 Индивидуальное расчетное задание (ирз)
- •1.9 Самостоятельная работа студентов
- •1.10 Модульный экзамен
- •2 Тепловые процессы
- •2.1 Общие сведения
- •2.1.1 Тепловой баланс
- •2.1.2 Основное уравнение теплопередачи
- •2.1.3 Передача тепла теплопроводностью
- •2.1.4 Передача тепла конвекцией
- •2.1.5 Дифференциальное уравнение конвективного
- •2.1.6 Тепловое подобие
- •2.1.7 Теплоотдача без изменения агрегатного состояния
- •2.1.8 Теплоотдача при изменении агрегатного состояния
- •2.1.9 Теплопередача через плоскую стенку
- •2.1.10 Движущая сила теплообменных процессов
- •2.2 Промышленные способы подвода тепла
- •2.3 Конструкции теплообменных аппаратов
- •2.3.1 Кожухотрубные теплообменники
- •2.3.2 Теплообменники "труба в трубе"
- •2.3.3 Погружные трубчатые теплообменники
- •2.3.4 Оросительные теплообменники
- •2.3.5 Теплообменники с плоскими поверхностями нагрева
- •2.4 Конденсация
- •2.5 Типичные случаи теплообмена
- •2.6 Основные методы интенсификации теплообмена
- •3 Выпаривание
- •3.1 Общие сведения
- •3.1.1 Изменение свойств раствора при выпаривании
- •3.1.2 Методы выпаривания
- •3.1.3 Основные величины, характеризующие работу
- •3.1.4 Элементы расчета однокорпусной выпарной установки
- •3.2 Классификация выпарных аппаратов
- •3.3 Конструкции выпарных аппаратов
- •3.3.1 Выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора
- •3.3.2 Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией раствора
- •3.3.3 Пленочные выпарные аппараты
- •3.3.4 Роторно-пленочные выпарные аппараты
- •3.3.5 Барботажные выпарные аппараты с погружными
- •Приложение а модульно-рейтинговая технология изучения курса пахт
- •Приложение б
- •Тестовые задания Тесты к занятию №1
- •Тесты к занятию №2
- •Тесты к занятию №3
- •Тесты к занятию №4
- •Приложение в
- •Варианты расчетного задания Задача 1
- •Задача 2
- •Приложение г
- •Основные термины и определения
- •Приложение д
- •Ведомость учета успеваемости студентов
- •Приложение е
- •Экспертно-обучающая программа для пэвм
- •Литература Основная
- •Дополнительная
1 Общие положения
Область тепловых процессов весьма широка, она включает многочисленные и достаточно разнообразные процессы. Объединяет данные процессы в отдельную группу то, что в своем осуществлении и описании они базируются на закономерностях переноса энергии (теплоты). Конечно, и другие химико-технологические процессы используют перенос энергии, но превалирует там перенос иных субстанций (например, вещества). В самом общем плане к тепловым процессам следует относить технологические приемы, основанные на переносе энергии и приводящие к практически важным направленным изменениям состояния рабочих тел [3].
В данное пособие «Тепловые процессы» вошли разделы: «Тепловые процессы» и «Выпаривание».
Изучение всех процессов ведется по единой схеме, включающей в себя три уровня:
на уровне I изучаются физическая сущность процесса, основные понятия, принятая терминология и назначение процесса;
на уровне II рассматривается классификация процессов и применяемых аппаратов; определяющим элементом уровня II является выбор схемы и конструкции аппарата;
на уровне III изучается ход расчета процесса и размеров аппарата.
Расположение уровней соответствует необходимой последовательности изучения, и логически каждый последующий уровень зависит от предыдущего.
Преследуя цель повышения качества подготовки специалистов, необходимо активно осуществлять управление процессом получения и усвоения знаний студентами, особенно при их самостоятельной работе.
Применяемая в данном учебном пособии модульно-рейтинговая технология обучения (Приложение А) имеет целью поставить студента перед необходимостью регулярной самостоятельной учебной работы в течение всего семестра, обеспечить «мягкое» управление педагогическим процессом, стимулировать процессы самоорганизации учебной деятельности студента.
1.1 Цель обучения
В результате изучения модуля студент должен знать базовые закономерности, назначение и оптимальные условия проведения тепловых процессов, основы расчета аппаратов для их осуществления, уметь проводить эти расчеты с использованием экспериментальных и справочных данных, владеть навыками практической работы с теплообменными аппаратами.
1.2 Программа модуля «Тепловые процессы»
1.2.1 Роль тепловых процессов в химической технологии. Особенности тепловых процессов
Промышленные способы подвода и отвода тепла. Виды теплоносителей и области их применения. Нагревание водяным паром. Особенности использования насыщенного пара в качестве греющего агента, основные достоинства и область применения. Тепловые балансы при нагревании «острым» и «глухим» паром. Нагревание горячими жидкостями, достоинства и недостатки. Нагревание топочными газами. Нагревание электрическим током. Охлаждающие агенты.
Теплообменные аппараты. Классификация теплообменных аппаратов. Кожухотрубчатые теплообменники: конструкция, сравнительные характеристики. Змеевиковые теплообменники: конструкции, достоинства и недостатки. Теплообменники с плоской поверхностью: конструкции, достоинства и недостатки. Смесительные теплообменники: конструкции, достоинства и недостатки. Регенеративные теплообменники: конструкции, достоинства и недостатки.
Расчет поверхностных теплообменников. Выбор теплообменных аппаратов. Проектный расчет теплообменников. Проверочный расчет теплообменников. Выбор оптимального режима теплообменных аппаратов.
Выпаривание. Назначение процесса. Классификация выпарных процессов и аппаратов. Однократное выпаривание: принцип действия, схемы, достоинства и недостатки. Многократное выпаривание: принцип действия, схемы, достоинства и недостатки. Выпаривание с тепловым насосом.
Выпарные аппараты. Классификация выпарных аппаратов. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией: конструкции, достоинства и недостатки. Пленочные выпарные аппараты: конструкции, достоинства и недостатки.
Выбор выпарных аппаратов. Расчет непрерывно действующей выпарной установки. Пути повышения экономичности выпарных установок. Назначение конденсатора, барометрической трубы, вакуумнасоса, конденсатоотводчика.