2.9. Специальный вопрос

В качестве индивидуальных заданий могут быть предложены, например, следующие.

Для теплообменников, где теплоносители не претерпевают фазовых превращений:

- предложить и обосновать расчетами мероприятия по увеличению передаваемой тепловой мощности Q на 10, (15, 20) %;

- предложить и обосновать расчетами мероприятия по снижению гидравлического сопротивления Δр на 10, (15, 20) %;

- найти зависимость передаваемой тепловой мощности Q от толщин слоёв загрязнений δ_з,1 на стенке со сторон целевого теплоносителя и δ_з,2 со стороны обеспечивающего теплоносителя; построить графики при δ_з,2 = 0, при δ_з,1 = 0, при одинаковом росте δ_з,1 и δ_з,2;

- определить зависимость , где n – число дефектных трубок, выводимых из работы путем установки пробок на сторонах входа и выхода теплоносителя; величина n измеряется от до значения, соответствующего 20 % величины площади поверхности теплопередачи F;

- определить тепловую мощность теплообменника при другом размещении теплоносителей в трубном и межтрубном пространствах, отличном от первоначально принятого.

Для теплообменников – испарителей:

- определить критические плотность теплового потока q_пр и разность температур Δt_пр ;

- определить, как изменяется характеристика теплообменника, если на стенку со стороны кипящей жидкости нанести покрытие, интенсифицирующее теплообмен;

- построить графические зависимости тепловой мощности теплообменника Q и расхода испаряемой жидкости G от давления, под которым находится эта жидкость;

- определить характеристики теплообменника для случаев, когда трубки изготавливаются из стали, меди, алюминия;

- предложить и обосновать мероприятия по повышению передаваемой тепловой мощности Q на 10, (15, 20)%.

Для теплообменников – конденсаторов:

- построить графические зависимости тепловой мощности Q, расхода пара D и воды G от давления пара p_s ;

- построить графические зависимости тепловой мощности Q, расхода пара D и воды G от содержания в паре неконденсирующихся газов в интервале r = 0 – 5%;

- построить графические зависимости Q, D и G от доли F_конд площади поверхности теплопередачи F, залитой конденсатом; F_конд изменяется от 0 до 50%.

- построить графические зависимости Q, D и G от степени перегрева пара, т. е. от отношения температур t_перег/t_s где t_s - температура насыщения;

- определить влияние расхода воды G, при его изменении в интервале (0,5 - 2) G_ном на Q и D.

Выполнение индивидуальных заданий потребует от студента работу со специальной литературой, которую может порекомендовать преподаватель. Студент также сам производит поиск необходимых для решения задания источников.

3. Расчет ректификационной установки Основные условные обозначения

G_F - расход исходной смеси, кг/с;

G_D - расход дистиллята, кг/с;

G_W - расход кубового остатка, кг/с;

- концентрация жидкой фазы соответственно в массовых и мольных долях;

у - концентрация паровой фазы соответственно в массовых и мольных долях;

L - расход жидкой фазы, кг/с;

G - расход паровой фазы, кг/с;

D - коэффициент диффузии, м²/с;

D, d- диаметр, м;

ρ - плотность, кг/м²;

μ - динамический коэффициент вязкости, Па∙с;

σ - поверхностное натяжение, Н/м;

R - флегмовое число;

M - мольная масса, кг/кмоль;

n_Т - число теоретических ступеней разделения (число теоретических тарелок);

с - удельная теплоемкость, Дж/(кг∙К);

I, i - удельная энтальпия, Дж/кг;

τ - удельная теплота парообразования, Дж/кг;

T, t - температура К, ^оС;

p - парциальное давление компонента паровой фазы, Па;

а - относительная летучесть;

η - коэффициент полезного действия (к.п.д.);

ω - скорость потока, м/с;

m - коэффициент распределения компонента по фазам в условиях равновесия (тангенс угла наклона равновесной линии).

И н д е к с ы: н.к. – низкокипящий компонент; в.к. – высококипящий компонент; F - параметры исходной смеси; D - параметры дистиллята; W- параметры кубового остатка; ср - среднее значение; ж - жидкая фаза; п,у - паровая фаза; *- равновесное значение.