Промышленные тепломассообменные процессы и установки

Глава первая

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И УСТАНОВОК

1.1. Понятия, определения и классификация промышленного

Энергетическое и энерготехнологическое хозяйство современного промышленного предприятия представляет собой сложный комплекс, включающий в себя установки для производства и преобразования различных видов энергии; коммуникации и трубопроводы для транс­порта топлива, энергии, сырья и продуктов (линии электропередачи, кабели, тепловые сети, газо-, паро- и водопроводы, линии сжатого воз­духа, гидро- и пневмотранспорта и т. д.); установки и системы отопле­ния, вентиляции и кондиционирования; энергоиспользующие установки для выработки технологической продукции; установки для обезврежи­вания и утилизации выбросов, использования вторичных и попутных энергоресурсов предприятия в виде физической и химической теплоты отходов, теплоты конденсата, отработавшего пара, отходящих газов, механической энергии сжатого воздуха и других газов. Наиболее слож­ными и разнообразными по номенклатуре применяемого энерготехноло­гического оборудования являются предприятия химической, ческой, металлургической, пищевой, целлюлозно-бумажной ности, промышленности строительных материалов.

Рациональное использование топливно-энергетических и ресурсов на действующих и строящихся промышленных в современных условиях обеспечивается на основе принципов энерго­сберегающей, малоотходной и безотходной технологии и энерготехно­логического комбинирования.

В данной книге рассматриваются тепло- и массообменные процес­сы и установки, основанные на использовании теплоты средних и низ­ких параметров. Также описаны холодильные установки и тепловые насосы, в которых используется теплота от средне- и низкотемператур­ных источников.

Все тепломассообменные процессы и установки разделяют на высо­котемпературные, среднетемпературные, низкотемпературные и крио­генные. К высокотемпературным относят огнетехнические процессы и установки, в частности промышленные печи. Им соответствуют рабочие температуры в пределах 400—2000°С. Рабочий диапазон среднетемпературных процессов и установок, например выпарки, ректификации, сушки, находится, как правило, в пределах 150—700°С; низкотемпера­турных систем (отопительные, вентиляционные, кондиционеры, тепло-насосные и холодильные установки)—от —150 до +150°С. Процессы с более низкими температурами называют криогенными (например, разделение воздуха).

К наиболее распространенным процессам относят: нагревание, ох­лаждение, конденсацию, выпаривание, сушку, дистилляцию, ректифи­кацию, плавление, кристаллизацию., затвердевание. Некоторые из них часто сопровождаются не только тепло-, но и масеообменом (сорбцией, диффузией и др.).

Основными элементами тепломассообменных установок являются теплообменные и тепломассообменные аппараты, камеры и другие уст­ройства.

Теплообменный аппарат (теплообменник) — устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими средами.

Устройства, в которых между двумя или несколькими средами про­исходит массообмен, называют массообменными аппаратами.

Аппараты, в которых одновременно протекают тепло- и массообмен, , называют тешюмассообменными. Перенос теплоты в Них может осу­ществляться конвекцией, кондукцией, лучеиспусканием, при наличии фазовых и химических превращений газообразных, жидких и твердых веществ. Движущиеся среды, обменивающиеся теплотой или применяе­мые для передачи теплоты от более нагретых тел и веществ к менее нагретым, называют теплоносителями.