1.Расчет поверхности теплопередачи в рекуперативных теплообменниках.

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к более холодному либо непосредственно (при контакте), либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала. Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия.

Поверхностные теплообменники делятся на регенеративные и рекуперативные. В регенеративных аппаратах теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева, которая, соприкасаясь сначала с “горячим” теплоносителем, нагревается, а затем, соприкасаясь с “холодным” теплоносителем, отдает ему своё тепло. В рекуперативных аппаратах передача тепла между средами осуществляется через стенку.

Всего существует три простых (элементарных) вида передачи тепла:

• Теплопроводность

• Конвекция (естественная - ламинарная и турбулентная конвекция, вынужденная – передвижение вещества обусловлено действием каких-то внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.)).

• Тепловое излучение ( электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.)

Рассчитывается поверхность теплопередачи:

K – коэффициент теплопередачи через стенку: . Где λст, λн – коэфициенты теплопроводности материала стенки и накипи, Вт/м*К. , - толщины стенки трубы и накипи (загрязнения), м.

2.Дробильные машины.

Интенсивность многих технологических процессов зависит от величины поверхности обрабатываемых твердых материалов; при этом увеличение их поверхности путем уменьшения размеров кусков повышает скорость процесса, а также увеличивает выход и повышает качество конечного продукта.

Измельче́ние — это процесс уменьшения размеров частиц твердого тела до требуемых размеров путем разрушения. Процесс измельчения мелких кусков называется разломом.

Измельчение принято называть крупным, если обрабатываются куски с поперечным размером от 1000 до 200 мм, средним и промежуточным – в пределах от 250 до 50 мм, мелким – в пределах от 50 до 20 мм и тонким – в пределах от 25 до 3 мм и менее.

Способы измельчения: раздавливание, раскалывание, резание, распиливание, истирание, измельчение с помощью удара.

Полезная работа расходуется: 1. Объемная деформация, 2. Образование новых поверхностей.

Работа, затрачиваемая на образование новых поверхностей: Аполезн= Адеформации+Анов повернх..

Работа, затрачиваемая на образование новых поверхностей определяется по гипотезе Ретинглера: работа, затрач на образ нов поврхн пропорциональна удельной работе и линейному размеру материала. / d – линейный размер, (i – 1)^-1 степень измельчения.

Затрачивание удельной работы теоретически определить нельзя.

Для определения работы, затрачиваемой на объемную деформацию материала используют гипотезу Кирпичева-Кика: работа, затрачиваемая на объемную деформацию материала прямо пропорциональна объему материала, его пределу прочности и обратно пропорциональна модулю упругости 1 рода.

Аппараты для измельчения – дробилки, мельницы.

По конструкции дробилки делятся на: щековые, конусные, валковые, дисковые (ножевые), шаровые мельницы.

Щелковая дробилка. Щековая дробилка является универсальной машиной для дробления материалов. Применяется на горных породах любых прочностей, на шлаках, некоторых металлических материалах. Применение невозможно на вязкоупругих материалах, таких как древесина, полимеры, определенные металлические сплавы. Входная крупность достигает 1500 мм. Крупность готового продукта для небольших дробилок составляет до 10 мм. Щековые дробилки имеются во всех классах дробления: крупном, среднем и мелком.

Принцип работы. Принцип работы щековой дробилки основан на сжатии рабочими поверхностями (щеками) материала, что приводит к возникновению больших напряжений сжатия и сдвига, разрушающих материал. Одна из щек дробилки делается неподвижной. Вторая щека крепится на шатуне обеспечивающем перемещение верхнего края щеки так, что щека совершает качающееся движение. Вал шатуна приводится во вращение через клиноременную передачу от двигателя (электрический, дизельный). На этом же валу крепится второй шкив, играющий роль маховика и противовеса для основного шкива. Нижний край подвижной щеки имеет возможность регулировки положения в горизонтальном направлении (механический привод или гидравлический привод), которое влияет на ширину минимальной щели, определяющую максимальную крупность материала на выходе из дробилки. Щеки образуют клинообразную форму камеры дробления в которой материал под действием силы тяжести и после разрушения продвигается от верхней части, в которую загружаются крупные куски, до выходной (разгрузочной) щели. Боковые стенки в процессе дробления не участвуют.

Дробилка конусная — машина непрерывного действия (процесс дробления и разгрузки происходит непрерывно, холостой ход отсутствует), предназначенная для дробления рудных и нерудных полезных ископаемых (кроме пластических) путем дробления материала внутри неподвижной конусной чаши конусом, совершающим круговое качание (гирационное движение).

Дробилка валковая — обогатительное дробильное оборудование, оснащённое валками с закреплёнными на них зубчатыми сегментами, имеющими форму многогранника, жестко насаженного на вал. Предназначена для дробления горных пород путем затягивания материала силами трения и раздавливания между двумя параллельными цилиндрическими валками, вращающимися с одинаковой скоростью навстречу друг другу и отсеивания негабаритных кусков горной породы.

Дисковые дробилки. В дисковых дробилках измельчение происходит между двумя вогнутыми дисками, укрепленными на горизонтальном валу. Припомощи специального эксцентрикового устройства внутренний диск то приближается к вращающему диску, то удаляется от него. В период сближения происходит дробление, а в период удаления их друг от друга – разгрузка материала. Дисковые дробилки в химической промышленности не получили праспространения.

Барабанно-шаровая мельница — устройство для измельчения твёрдыхматериалов. Применяется в основном для создания порошка для использования в красках, пиротехнических средствах, и в керамике.

Шаровые мельницы подразделяются на лабораторные и промышленные. По типу конструкции делятся на однокамерные и двухкамерные. Основная деталь конструкции — вращающийся барабан, частично заполненный шариками определённого диаметра из стали, чугуна и других сплавов, иногда из керамики. Также могут быть использованы галька и кремень, далее мелющие тела. Мелющие тела, перекатываясь во время работы мельницы, превращают необработанное сырьё в порошок. Небольшие шаровые мельницы оборудованы барабаном с ручкой вращения, а также шкивами и ремнями для передачи вращательного движения. Высококачественные шаровые мельницы перемалывают сырьё до гранул размером 0,0001 мм, значительно увеличивая площадь поверхности вещества.

Наиболее эффективной средой в лабораторных шаровых мельницах для перемалывания является алюминиевые шары, однако в основном используют шары из нержавеющей стали. При обработке пиротехнических смесей используются керамические шары.

В промышленности используют шаровые мельницы с непрерывной подачей сырья на входе и с обработкой готового продукта на выходе. На тепловых электростанциях барабанно-шаровые мельницы применяются для помола углей. Шаровые мельницы не могут использоваться для обработки некоторых пиротехнических смесей из-за возможности протекания химической реакции.

Билет № 21