2.4.2. Поверочный расчет теплообменника

П оверочный расчет теплообменника проводят после выбора конструкции теплообменника (нормализованного). Производят уточненный расчет _i, K, F_расч. Далее выполняют сопоставление F_расч и F_норм. Если F_норм > F_расч расчет прекращают. Разница ∆F = F_норм – F_расч не должна превышать допустимый запас. Если F_норм < F_расч необходимо брать ТО большей площадью и все повторить. На рис. 2.20 приведена схема поверочного расчета теплообменника.

Рис. 2.20. Схема проверочного расчета теплообменника

Контрольные вопросы

1. Приведите классификацию тепловых процессов по диапазону рабочих температур. Какие технологические процессы к ним относятся?

2. Приведите классификацию теплоносителей по назначению, агрегатному состоянию и по диапазону рабочих температур.

3. Какие требования предъявляется к теплоносителям?

4. Перечислите преимущества и недостатки подвода теплоты водяным паром и парами высокотемпературных теплоносителей.

5. Перечислите преимущества и недостатки схем обогрева с естественной и вынужденной циркуляцией жидких ВОТ.

6. Охарактеризуйте область применения градирен, приведите схему градирен с естественной и принудительной тягой.

7. Дайте классификацию теплообменников.

8. Опишите устройство и принцип действия одно- и многоходовых кожухотрубчатых теплообменников.

9. Охарактеризуйте температурные компенсаторы в кожухотрубчатых теплообменников.

10. Перечислите достоинства и недостатки змеевиковых, оребренных и пластинчатых теплообменников.

11. Дайте сравнительный анализ змеевиковых и спиральных теплообменников.

12. Расскажите о теплообменниках с греющей «рубашкой» и схематично изобразите их.

13. Опишите устройство и принцип действия регенеративных теплообменников.

14. Опишите устройство и принцип действия смесительных теплообменников.

15. Опишите устройство и принцип действия барометрических конденсаторов. Укажите назначение барометрической трубы.

16. Приведите последовательность расчета теплообменника.

17. Покажите схему проектного расчета поверхностных теплообменников.

18. Покажите схему поверочного расчета поверхностных теплообменников.

19. Запишите основные уравнения, применяемые при расчете рекуперативных теплообменников.

20. Охарактеризуйте области применения рекуперативных, регенеративных и смесительных теплообменников.

Часть 3. Выпаривание

Выпаривание – процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем удаления летучего растворителя в виде паров. Выпаривание обычно проводится при кипении. Обычно из раствора удаляется только часть растворителя, так как вещество должно оставаться в текучем состоянии.

Существует три метода выпаривания:

• поверхностное выпаривание осуществляется путем нагревания раствора на теплообменной поверхности за счет подвода тепла к раствору через стенку от греющего пара;

• адиабатическое выпаривание, которое происходит путем мгновенного испарения раствора в камере, где давление ниже, чем давление насыщенного пара;

• выпаривание путем контактного испарения  нагревание раствора осуществляется при прямом контакте между движущимся раствором и горячим теплоносителем (газом или жидкостью).

В промышленной технологии в основном применяется первый метод выпаривания. Далее о первом методе. Для осуществления процесса выпаривания необходимо теплоту от теплоносителя передать кипящему раствору, что возможно лишь при наличии разности температур между ними. Разность температур между теплоносителем и кипящим раствором называют полезной разностью температур.

В качестве теплоносителя в выпарных аппаратах применяется насыщенный водяной пар (греющий или первичный). Выпаривание – типичный теплообменный процесс – перенос теплоты за счет конденсации насыщенного водяного пара к кипящему раствору.

В отличие от обычных теплообменников выпарные аппараты состоят из двух основных узлов: греющей камеры или кипятильника и сепаратора. Сепаратор предназначен для улавливания капель раствора из пара, который образуется при кипении. Этот пар называется вторичным или соковым. Температура вторичного пара всегда меньше температуры кипения раствора. Для поддержания постоянного вакуума в конденсаторе необходимо отсасывать парогазовую смесь вакуум-насосом.

В зависимости от давления вторичного пара различают выпаривание при р_атм, р_изб, р_вак. В случае выпаривания при р_вак снижается температура кипения раствора, при p_изб – вторичный пар используется в технологических целях. Температура кипения раствора всегда выше температуры кипения чистого растворителя. Например, для насыщенного водного раствора NaCl (26 ) T_кип = 110 С, для воды T_кип = 100 С. Вторичный пар, отбираемый из выпарной установки для других нужд, называется экстра паром.