1.2Виды теплообмена и их общая характеристика

Теплообме́нник, — устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

Теплообменный аппарат – автономное теплопередающее устройство, состоящее из теплопередающего элемента (элементов) и полостей для движения теплоносителей. Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников – совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой.

Рекуперат́ивный теплообме́нник

— теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стационарными.

В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а такжеперекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разде­лительной перегородки — керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных тепло­обменников — нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных.

2. Специальная часть

2.1. Расчёт горения топлива

Таблица 1- исходные данные

Газ				CO				W, г/	n	, ˚С	,
Природный	94,5	0,7	-	-	0,2	0,4	4,2	15	1,05	380	8200
Доменный	0,3	-	4,5	2,515	10,8	-	59,3	30

1. Определение влажного состава топлива

где – содержание компонента во влажном топливе, %

– содержание компонента в сухом газе, %

0,124 – коэффициент перерасчета из единицы в ед. объёма

W – влажность, г/

1. Природный газ

2. Доменный газ

2. Определение теплоты сгорания

Где - низшая теплота сгорания, кДж/

1. Природный газ

2. Доменный газ

3. Определение доли участка каждых газов смеси

– доля участия доменного газа в смеси

- низшая теплота сгорания смеси, кДж/

– доля участия природного газа в смеси

2.1.3.1.

– доля участия каждого компонента в смеси, %

и - доля в доменном и природном газах, %

1. Материальный баланс

представляет собой закон сохранения массы, т.е. количество веществ вступающих в реакцию горения должно быть равно количеству вещественных в результате горения.

Таблица 2 – определение количества воздуха и продуктов горения

Топливо			Реакция горения		Воздух				Продукты горения					Всего
состав	м3	О2			N2	Всего	CO2		H2O	N2	O2
CO2	8,879			-		O2*3,76	O2+ N2	8,879		-	N2(Т)+ N2(В)
CO	20,567	CO+1/2 О2= СО2		10,284				20,567		-
H2	3,6873	H2+1/2 О2 = H2		1,844				-		3,6873
CH4	0,103	CH4+2O2 = 2H2O+ CO2		0,309				0,206		0,206
N2	49,212			-				-		-
CH4	14,161	C2H4+3O2 = 2CO2+2H2O		28,322				14,161		28,322
C3H8	0,057	C4H10+6.5O2 = 4CO2+H2O		0,283				0,171		0,228
Н2О	3,334			-				-		3,334
n=1	100			41,044		154,11	155,097	43,984		35,778	203,322	-	283,084
n=1,1		*1,05		43,1		161,816	204,852	43,984		35,778	211,028	2,049	292,839
%				21		79	100	15,02		12,00	72,06	0,7	100

Таблица 3 - материальный баланс

Поступило: топливо 100м3 в т. ч. в кг	Получено: продукты горения 278,07м3
CO2= Всего: 364,77	Неувязка

6. Определение калориметрической температуры горения

   1. Определение начального теплосодержания дымовых газов

2. Определение температуры горения топлива

Принимаем (исходя из )

При температуре 2000

При температуре 2100

2. Определение калориметрической температуры горения