49)Движущая сила процесса.

П усть с одной стороны стенки движется с массовой скоростью G₁ более нагретый теплоноситель, имеющий теплоемкость С₁, с другой стороны стенки в том же направлении движется холодный теплоноситель, массовая скорость которого равняется G₂ и теплоемкость С₂. Допустим, что теплоемкости постоянны и теплообмен между движущимся прямотоком теплоносителей происходит только через разделяющую стенку поверхности F. Процесс теплопередачи явл. установившимся или непрерывным. По мере протекания теплоносителей вдоль стенки, их температуры будут изменяться вследствие теплообмена. Соответственно будет меняться и разность температур на элементе поверхности теплообмена dF: более нагретый теплоноситель охлаждается на dt1, а более холодный нагревается на dt2. Уравнение теплового баланса на элементе поверхности dF имеет вид:

. W₁ и W₂ – водяные эквивалентные теплоносители ,

,

. Разделяя переменные и интегрируя полученное выражение в пределах изменения ∆t вдоль всей поверхности теплообмена при этом принимая коэффициент теплоотдачи величиной постоянной или (1). ∆t_н – начальная разность температур на одном конце теплообмена, ∆t_к – конечная разность температур на противоположной конце теплообмена. Уравнение теплового баланса имеет вид: ,

. Отсюда получим:

(2) - основное уравнение теплопередачи. Средняя движущая сила или средний температурный напор представляет собой среднюю алгоритмическую разность температур (3). Уравнение (3) явл. уравнением теплопередачи при прямотоке теплоносителей. С помощью уравнения (2) по заданной тепловой нагрузке и известным нач. и кон. Температурам теплоносителей определяется основная расчетная величина - поверхность теплообмена. При отношении разности температур теплоносителей на концах теплообменника можно с достаточной для технических расчетов точностью определить средний температурный напор как средне арифметическую величину, т.е. .

П ри противотоке уравнение теплопередачи имеет вид:

,

∆t_б – разность температур на конце теплообменника, где она больше;

∆t_м – разность температур на конце теплообменника, где она меньше.

Если , то .

50)Устройства теплообменников.

Трубные теплообменники.

1. Кожухотрубчатые теплообменники.

1 -корпус

2-трубные решетки

3-трубки

4, 5 –крышки

2. Двухтрубные теплообменники («труба в трубе»).

1 -внутренние трубы

2-наружные трубы

3-калачи

4-соединительные патрубки

3. Змеевиковые теплообменники.

1 -корпус

2-змеевики

3-Ме прокладка

4 . Оросительные теплообменники.

1-трубы

2-калачи

3-желоб для распределения охлаждающей воды

4-корыто для сбора воды

2. Спиральный теплообменник.

51)Выпаривание

Общие сведения

Выпаривание – процесс концентрирования жидких растворов практически не летучих веществ, путем частичного удаления растворителя испарителем при кипении жидкости.

В процессе выпаривания растворитель удаляется из всего объема раствора в то время как при температурах ниже температур кипения испарителя происход. только на поверхности жидкости. Тепло для выпаривания можно подводить любым теплоносителем, применяемом при нагревании. В большинстве случаев в качестве греющего агента при выпаривании используется водяной пар, который называется греющим (первичным). В первичном служит либо пар получаемый из парогенератора, либо отработанный пар или пар промежуточного отбора паровых турбин.

Пар образующийся при выпаривании кипящего раствора назыв. вторичным паром. Процессы выпаривания проводят под вакуумом при повышенном и атмосферном давлении. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования тепла вторичного пара. Наиболее выгодно применять установку, работающею под вакуумом. Здесь становиться возможным проводить процесс при более низких температурах, что важно в случае концентрирования растворов склонных к разложению при повышенных температурах. Кроме того при разряжении увеличивается полезная разность температур между греющим объектом и раствором, что позволяет уменьшить поверхность нагрева аппарата.

Применение вакуума дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичного пара, вторичный пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара.

При выпаривании выше атмосферного так же можно использовать вторичный пар как для выпаривания, так и для других нужд не связанных с процессом выпаривания. Вторичный пар отбираемый сторону называют экстрапаром. Выпаривание под избыточным давлением сопряжено с повышением температуры кипящего раствора. Поэтому данный способ применяют только для термически стойких веществ.

При выпаривании под атмосферном давлении вторичный пар не используют и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ явл. наиболее простым, но наименее экономичным. Выпаривание под атмосферным давлением, а так же выпаривание под вакуумом проводят в одиночных выпарных аппаратах. Однако наиболее распространены многокорпусные выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов или корпусов в которых вторичный пар, каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус, при этом давление в последовательно соединенных корпусах снижается таким образом чтобы обеспечить разность температур между вторичным паром из предыдущего корпуса и раствором кипящем в данном корпусе, т.е. создать необходимую движущую силу процесса выпаривания. В этих установках первичный пар обогревает только первый корпус.