Тепломассообменное оборудование предприятий

По способу превращения электроэнергии в тепловую:

• 1. Резистивный электронагрев (нагрев сопротивлением). Электрическая энергия превращается в тепловую в проводниках в результате взаимодействия электронов с кристаллической решёткой.
• 2. Электродуговой нагрев. Преобразование в дуге, горящей в газовой среде.
• 3. Индукционный и диэлектрический. Преобразование в телах, помещённых в переменное электромагнитное поле.
• 4. Электронно-лучевой нагрев. Нагрев тел потоком электронов, ускоренных в электрическом поле в вакууме.
• 5. Лазерный (световой) электронагрев. Нагрев тел под действием пучка когерентных лучей оптического диапазона, индуцированного в оптическом квантовом генераторе.
• 6. Ионный нагревэлектронагрев потоком ионов, образованным электрическим разрядом в вакууме.
• 7. Инфракрасный нагрев — электронагрев инфракрасным излучением при условии, что излучательные спектральные характеристики излучателя соответствуют поглощательным характеристикам нагреваемой загрузки.
• 8. Плазменный нагрев — электронагрев стабилизированным высокотемпературным ионизированным галлом, образующим плазму.
• 9. Термоэлектрический нагрев — нагрев сред теплотой Пельтье, переносимый электрическим током термоэлектрической батареи от источника, имеющего более низкую, чем температура потребителя.

Вопрос 51. Классификация выпарных аппаратов и установок.

Выпарные аппараты можно классифицировать следующим образом.

• 1. По принципу действия — на аппараты периодического и непрерывного действия. Периодические аппараты имеют ряд преимуществ перед непрерывными; при одной и той же начальной и конечной концентрациях раствора в них достигаются более высокие коэффициенты теплопередачи; облегчается перекачка концентрированного вязкого раствора, так как ее можно осуществить после концентрирования при атмосферном или повышенном давлении (в вакуум-выпарных аппаратах непрерывного действия откачка вязкого раствора затруднена, особенно из последней ступени). Однако эти установки могут использоваться лишь при небольших производительностях. электроэнергия выпарной аппарат сушилка
• 2. По первичному теплоносителю — на аппараты с паровым, газовым (продукты сгорания, горячий воздух и др.), жидкостным (вода, масло и. др.) теплоносителем, а также с электрическим обогревом. В промышленной практике чаще всего применяют обогрев паром, обеспечивающий высокий коэффициент теплоотдачи наряду с удобством регулирования установки. В ряде случаев целесообразно использование тепла отходящих газов различных технологических агрегатов.
• 3. По совмещению стадий нагрева и парообразования — на аппараты, в которых эти стадии совмещены, аппараты с вынесенной зоной парообразования и с вынесенной поверхностью нагрева. Последние два типа аппаратов применяют для предотвращения интенсивных отложений на поверхности нагрева.
• 4. По подвижности поверхности нагрева — на аппараты с неподвижной и подвижной поверхностью нагрева. Применение последней вызвано стремлением интенсифицировать процесс теплообмена. Подвижность поверхности нагрева обеспечивается ее вращением или вибрацией. В таких аппаратах скорость движения жидкости относительно поверхности нагрева высока, вследствие чего существенно повышается интенсивность теплообмена; отложения уменьшаются либо предотвращаются полностью. При этом существенно повышается степень концентрирования растворов.
• 5. По способу организации движения раствора — на аппараты с естественной и принудительной циркуляцией, однократной и многократной. Естественная циркуляция может осуществляться в объеме аппарата либо обеспечиваться специальными, циркуляционными трубами. Принудительная циркуляция организуется с помощью насосов, мешалок или подачи пара (газа).

Циркуляция (перемещение) раствора может создаваться также путем вращения либо обеспечиваться специальными циркуляционными трубами. Принудительная циркуляция организуется с помощью насосов, мешалок или подачи пара (газа). Циркуляция (перемещение) раствора может создаваться также путем вращения либо вибрацией поверхности нагрева.

• 6. По расположению зоны испарения — на аппараты, в которых испарение раствора производится либо внутри труб, либо в объеме аппарата. При этом жидкость может находиться снаружи поверхности нагрева или же внутри ее.
• 7. По степени заполнения сечения труб — на аппараты с заполненным и незаполненным сечением. К последним относятся аппараты со вставками и пленочные. Пленочные выпарные аппараты получают в настоящее время все более широкое распространение благодаря тому, что обладают высокой интенсивностью теплообмена при малых температурных напорах. По способу движения пленки такие аппараты подразделяются на аппараты с ниспадающей и восходящей пленкой, а также пленкой, движущейся под действием центробежных сил.
• 8. По направлению движения пара и жидкости — на аппараты, в которых жидкость движется снизу вверх или же сверху. Аппараты с ниспадающей пленкой также подразделяются по направлению движения вторичного пара — вверх или вниз. Последний способ благоприятно сказывается на режиме теплообмена, так как движение пара и пленки в одном направлении способствует увеличению скорости пленки и ее турбулизации.
• 9. По ориентации поверхности нагрева — на аппараты, в которых поверхности нагрева располагаются вертикально, горизонтально или наклонно.

Выпарные аппараты могут подразделяться также по степени концентрирования — на аппараты небольших концентраций (первые корпуса МВУ) и аппараты высоких концентраций, используемые в однокорпусных установках и в последних ступенях МВУ; по производительности — на аппараты малой и большой производительности.

Вопрос 75. Отличие действительной сушилки от теоретической.

В действительной сушилке в отличие от теоретической, возникают добавочные потери тепла и дополнительно может быть подведено тепло непосредственно в сушильную камеру (при установке в ней калориферов).

В теоретической сушилке процесс сушки протекает при постоянной энтальпии воздуха. Постоянство энтальпии воздуха объясняется тем, что испарённая влага вносит в воздух ровно столько тепла, сколько было затрачено на её испарение при охлаждении воздуха.

Задача № 1.

Определить поверхность нагрева рекуперативного водовоздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях V1=40*103м3/ч, средний коэффициент теплопередачи от воздуха к воде К=23 Вт/(м2· оС), начальные и конечные температуры воздуха и воды равны, соответственно, t1'=400оС, t1''=180 оС, t2'=35оС, t2''=115 оС. Также определить расход воды G2 через теплообменник. Объемная теплоемкость воздуха Ср1 Дж/(м3· оС). Данные, необходимые для решения задачи выбрать из таблицы 2. Потерями в окружающую среду пренебречь.

Решение.

• 1. Определим физические характеристики воздуха при нормальных физических условиях (В=760 мм.рт.ст.=101 320 Н/м2,t1=0 оС=273 К) плотность воздуха (при нор.физ.усл) =1,293 кг/м3
• 2. Определим удельный объем воздуха при НФУ

.

3. Определим массовый расход воздуха через теплообменник.

.

4. Определим среднюю температуру воздуха (холодного теплоносителя).

.

5. Определим теплоемкость воздуха при 75 оС.

.

6. Определим количество теплоты, полученное воздухом.

,

7. Определим среднелогарифмический температурный напор при прямоточном теплообменнике.

,

8. Определим необходимую площадь прямоточного теплообменника.

,

9. Определим температурный напор при противоточном теплообменнике.

,

10. Определим необходимую площадь противоточного теплообменника.

,

Задача № 2.

Сушильная установка имеет производительность по влажному материалу G1=0,27 кг/с. Начальная влажность материала w1=18%, конечная w2=2%. Теплоноситель — атмосферный воздух с температурой t0=20оС, относительной влажностью ц0=70%. Температура воздуха после калорифера t1=100оС, отработанного воздуха t2=40оС. Тепловые потери составляют QТ=20кВт. Определить удельный расход воздуха и теплоты (на испарение 1 кг влаги), секундный расход воздуха и теплоты, а также расход пара на калорифер, если пар сухой насыщенный с давлением р=0,3МПа.

1. Определяем количество влаги W, испарившееся из материала по уравнению материального баланса продукта, подвергающегося сушке.

.

• 2. По диаграмме состояния воздуха находятся влагосодержание и энтальпии воздуха на входе в калорифер х0=0,026 кг/кг сух. вх; I0=104,6 кДж/кг сух.вх. Параметры воздуха после калорифера (перед сушилкой) t1=100 C;х1=0,026 кг/кг сух. вх; I1=175,7 кДж/кг сух.вх. Параметры отработанного воздуха t2=40оС; I2=170 кДж/кг сух. вх; х2=0,045 кг/кг сух. вх
• 3. Вычисляем удельный расход воздуха

.

4. Общий расход воздуха.

.

5. Вычисляем удельный расход теплоты.

,

6. Общее количество полезной теплоты, отдаваемой воздухом высушиваемому материалу.

.

7. Тепловые потери.

,

8. Расход греющего пара в калорифере.

,