Теплоиспользующие установки промышленных предприятий

1. Объясните понятия теплоиспользующая установка промышленного предприятия и теплотехнологический процесс. Как классифицируются теплоиспользующие установки по рабочей температуре и по принципу действия?

2. Объясните назначение и принцип действия регенеративных теплоиспользующих установок. Какие типы теплоаккумулирующих насадок используются в регенераторах?

3. Приведите схему и объясните принцип работы выпарного аппарата с кипением раствора в трубах. В чем отличие выпарного аппарата с вынесенной зоной кипения от аппарата с кипением раствора в трубах?

4. Объясните физические основы процесса сушки. Что такое конвективная сушка? Приведите примеры конвективных сушильных установок.

5. В чем сущность процесса ректификации? Объясните устройство и принцип работы ректификационной установки непрерывного действия.

6. Какие конструкции ректификационных колонн вам известны? Приведите примеры тарельчатых, насадочных, роторных ректификационных колонн, объясните их принцип действия.

7. По каким признакам выбираются выпарные установки, какие уравнения используются при этом? Объясните общую методику подбора выпарной установки.

8. Объясните назначение, приведите схему и опишите принцип работы камерной нагревательной печи.

9. Определить расход теплоты и греющего пара, идущего на выпаривание клеевых растворов с начальной концентрацией b₀ % до конечной концентрации b_к %. Количество поступающего раствора S₀ кг/с, абсолютное давление в аппарате Р₁ МПа, давление греющего пара Р₂ МПа. При конечной концентрации температура кипения раствора t_кип ºC. Теплоемкость сухого клея С_сух Дж/(кг·К). В расчетах потерями теплоты пренебречь.

10. Определить расход греющего пара и поверхность нагрева однокорпусной выпарной установки для глицериновой воды, используя следующие исходные данные: начальная концентрация глицериновой воды b₀ %; конечная концентрация b_к %; производительность выпарной установки S_кон кг/ч концентрированного глицерина; давление и температура в корпусе установки Р₁ МПа и t₁ ºC; давление и температура греющего пара Р₂ МПа и t₂ ºC; конечная температура раствора t_кип ºC; теплоемкость чистого глицерина С_сух Дж/(кг·К); коэффициент теплопередачи k Вт/(м²С). В расчетах потерями теплоты пренебречь.

Литература

1. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий / Под ред. О.Т. Ильченко. – Харьков: Вища школа, 1985. 384 с.

2. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Уч-к для вузов/ Под ред. А.М. Бакластова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. 328 с.

3. Бакластов А.М. Проектирование монтаж и эксплуатация теплоисполь-зующих установок. Уч. пособие для вузов. – М.: Энергия, 1970. 568 с.

4. Троянкин Ю.В. Проектирование и эксплуатация огнетехнических установок: Уч. пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 256 с.

5. Кязимов К.Г., Гусев В.Е. Основы газового хозяйства: Учеб. для проф. учебн. заведений. М.: Высшая школа, 2000.

Тепломассообмен

1. Определить коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней поверхности трубы, если внутренний диаметр трубы D мм, средняя скорость воды w м/с, средняя температура воды t_ж С, коэффициент теплопроводности воды λ_ж Вт/(мС), коэффициент кинематической вязкости воды ν_ж м²/с, коэффициент температуропроводности воды а м²/с, критериальное уравнение Nu_жd=0,021Re_жd^0,8Pr_ж^0,43.

2. В воздухоподогревателе воздух нагревается от T₁ К до T₂ К, при этом горячие дымовые газы охлаждаются с Θ₁ К до Θ₂ К. Определить среднелогарифмический температурный напор для прямоточной и противоточной схем движения теплоносителей.

3. Хладагент течет внутри медной трубы с внутренним диаметром d₁ см и наружным d₂ см, коэффициент теплопроводности меди λ Вт/(мС). Воздух омывает трубу снаружи. У хладагента α₁ Вт/(м²С), у воздуха α₂ Вт/(м²С). Определить линейный коэффициент теплопередачи.

4. Определить коэффициент теплопередачи от воды к воздуху через двухслойную плоскую стенку, выполненную из стали (λ_ст Вт/(мС)) толщиной δ₁ мм со слоем теплоизоляции из пенополиуретана (λ_из Вт/(мС)) толщиной δ_из мм, если коэффициенты теплоотдачи со стороны воды α₁ Вт/(м² С) и со стороны воздуха α₂ Вт/(м² С).

5. Определить потери тепла Q, Вт, через стенку из красного кирпича длиной L м, высотой H м, толщиной δ мм. Если температуры на поверхностях стенки поддерживаются t_п1 С, t_п2 С, для красного кирпича λ Вт/(мС).

6. Между двумя поверхностями установлен экран, коэффициенты излучения поверхностей одинаковы С_экр=С₁=С₂ Вт/(м²К⁴), температуры поверхностей соответственно Т₁ К, Т₂ К. Определить лучистый поток до и после установки экрана, а также температуру экрана.

7. Стальной трубопровод диаметрами d₁/d₂ мм с коэффициентом теплопроводности λ₁ Вт/(м С) покрыт изоляцией в два слоя δ₁ = δ₂ мм. Температуры внутренней поверхности трубы t_п' C, наружной поверхности трубы t_п" С. Определить потери тепла с 1 м трубопровода и температуру между слоями. Первый слой изоляции трубы имеет коэффициент теплопроводности λ₂ Вт/(мС); второй слой изоляции λ₃ Вт/(м С).

8. Коэффициент теплопередачи через наружное ограждение помещения k Вт/(м²С), коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к стене α₁ Вт/(м²С). Определить: на сколько градусов изменится температура внутренней поверхности стены t_п', если температура наружного воздуха t₂ понизилась на XС, а температура внутреннего воздуха t₁ понизилась на YС.

9. Объясните сущность законов Планка, Вина, Стефана–Больцмана, Кирхгофа и Ламберта для лучистого теплообмена.

10. Какое уравнение называется критериальным? Приведите критериальное уравнение, описывающее конвективный теплообмен в общем виде. Объясните физический смысл критериев, входящих в это уравнение.

11. Выведите уравнения теплопроводности для однослойной и многослойной плоских стенок при стационарном режиме.

12. Что такое полное термическое сопротивление теплопередаче? Приведите уравнение для расчета полного термического сопротивления теплопередаче через плоскую стенку.

13. В чем заключается физическая сущность передачи теплоты излучением? Объясните основные понятия лучистого теплообмена: лучистый поток, излучательная способность, интенсивность излучения, коэффициенты отражения, поглощения, проницаемости, степень черноты.

14. Теплопередача через цилиндрические и плоские стенки при стационарном режиме. Коэффициент теплопередачи.

15. В чем заключаются особенности излучения газов?

16. Что такое теплоотдача? Приведите уравнение Ньютона-Рихмана. Объясните физический смысл коэффициента теплоотдачи. От каких величин зависит коэффициент теплоотдачи?