- •Расчет рекуперативных теплообменников
- •1. Конструкции теплообменных аппаратов
- •1.1. Рекуперативные теплообменники
- •1.1.1. Кожухотрубчатые теплообменники
- •1.1.2. Теплообменники типа «труба в трубе»
- •1.1.3. Пластинчатые теплообменники
- •1.1.4. Спиральные теплообменники
- •1.1.5. Аппараты воздушного охлаждения
- •1.2. Смесительные теплообменные аппараты
- •1.3. Регенеративные теплообменники
- •2. Нагревание, охлаждение, конденсация
- •2.1. Нагревающие агенты и способы нагревания
- •2.1.1. Нагревание водяным паром
- •2.1.2. Нагревание горячей водой
- •2.1.3.Нагревание топочными газами
- •2.1.4. Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •2.1.5. Нагревание электрическим током
- •2.2. Охлаждение до обычных температур
- •2.3. Конденсация
- •3. Теплопередача. Основное уравнение теплопередачи
- •4. Тепловой баланс теплообменников
- •5. Средняя разность температур
- •6. Расчет коэффициентов теплоотдачи
- •6.1. Теплоотдача при свободном движении теплоносителя без изменения агрегатного состояния
- •6.2. Конвективная теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя без изменения агрегатного состояния
- •6.2.1. Теплоотдача при движении жидкостей (газов) в трубах
- •6.2.2. Теплопередача при поперечном обтекании пучка гладких труб
- •6.3. Теплоотдача при конденсации насыщенного пара
- •6.4. Теплоотдача при кипении
- •7. Порядок расчета теплообменников
- •8. Примеры расчета теплообменников
- •8.1. Расчеты кожухотрубчатых теплообменников
- •8.1.1. Пример расчета подогревателя
- •8.1.2. Пример расчета конденсатора
- •8.1.3. Пример расчета кипятильника
- •8.2. Пример расчета пластинчатого подогревателя
- •9. Задания на расчет теплообменников
- •Список использованных источников
- •Приложение а
- •Технические характеристики теплообменных аппаратов
2.1.4. Нагревание высокотемпературными теплоносителями
Высокотемпературные теплоносители получают теплоту от топочных газов или электрических нагревателей и передают его нагреваемому материалу. Таким образом, они, как и водяной пар, являются промежуточными теплоносителями. Применение промежуточных высокотемпературных теплоносителей обеспечивает равномерность обогрева и безопасные условия работы. В качестве высокотемпературных теплоносителей применяют высококипящие органические теплоносители (ВОТ), минеральные масла, перегретую воду.
Высококипящие органические теплоносители имеют наиболее широкое промышленное применение. К этой группе теплоносителей относится дифенильная смесь, состоящая из дифенила и дифенилового эфира с массовыми долями 26 % и 74 % соответственно. Дифенильная смесь обладает большой термической стойкостью, низкой температурой плавления (12 °С) и применяется, как жидкий теплоноситель, до температуры порядка 250 °С. Для достижения более высоких значений температуры дифенильная смесь должна находиться в состоянии кипения в качестве насыщенного пара.
Основными достоинствами использования дифенильной смеси как теплоносителя являются: возможность достижения высоких температур без применения высоких давлений, стойкость и нетоксичность.
Минеральные масла - один из промежуточных теплоносителей, издавна используемых для нагревания различных продуктов. Для этой цели применяют масла с высокой температурой вспышки - цилиндровое, компрессорное, цилиндровое тяжелое. Верхний предел нагревания такими маслами не превышает 300 °С.
Масла являются дешевыми промежуточными теплоносителями, но имеют относительно низкие коэффициенты теплоотдачи, легко разлагаются, образуя на стенках накипь, ухудшающую теплообмен. В силу указанных недостатков они применяются реже, чем высокотемпературные органические теплоносители.
Перегретая вода как теплоноситель применяется при нагреве до температур, достигающих критического значения 374 оС. При этом давление в системе возрастает до значений выше 20 МПа. Этот теплоноситель недорог, но высокие значения давления ограничивают выбор конструкций теплообменников и требуют применения только цельнотянутых труб, сварных систем и специальных уплотнений. В связи с этим способ нагрева перегретой водой в настоящее время применяется редко.
При необходимости получения еще более высоких температур (500-800 °С) в качестве промежуточных теплоносителей применяют нитритнитратную смесь, ртуть, легкоплавкие металлы - натрий, калий и их сплавы. Установки с металлическими теплоносителями крайне опасны, так как даже незначительные утечки паров (например, ртути) вызывают тяжелые отравления [9, 10].
2.1.5. Нагревание электрическим током
С помощью электрического тока можно производить нагревание в очень широком диапазоне температур, легко регулировать и точно поддерживать требуемый температурный режим.
Все электрические нагреватели просты по конструкции, компактны и удобны в обслуживании. Однако их широкое применение сдерживается сравнительно высокими затратами электроэнергии [1].
В зависимости от способа превращения электрической энергии в тепловую энергию, различают нагревание электрическими сопротивлениями (омический нагрев), индукционный нагрев, высокочастотный нагрев, нагревание электрической дугой.