Конвективный перенос теплоты. Уравнение Фурье-Киркгофа. - раздел Образование, Тепловые процессы и аппараты. Виды теплообмена и теплообменных пр. Перенос тепла от одного тела к др. КОнвективный Перенос Теплоты Происходит В Текучих Средах: Га...
Конвективный перенос теплоты происходит в текучих средах: газах, жидкостях, за счет перемещения макрочастиц, имеющих различные термодинамические потенциалы. С ростом скорости движения теплоносителя интепсивность движения макрочастиц возрастает, возникает турбулентность, частицы интенсивно перемешиваются. Т.о. с ростом интенсивности движ. Теплоносителя будет возрастать интенсивность переноса тепла конвекции. В ядре потока тепло переносится как конвекцией так и теплопроводностью – конвективный теплообмен. Перенос тепла в турбулентном ядре потока при конвективном теплообмене происходит мгновенно. И общую скорость переноса тепла в потоке будет определять скорость переноса тепла тепловом пограничном слое. Для практических расчетов интенсивности конвективного обмена от ядра потока к стенке или в обратном направлении ис-ют упрощенную зависимость: з-н охлождения Ньютона(ур-ния теплоотдачи): Кол-во тепла переносимого при конвективном теплообмене от ядра потока к границе теплоносителя или в обратном направлении пропорционально температ-му напору между ядром потока и теплоносителя. Температурный напор –разность температур теплоносителя и стенки.
–ур-ние теплоотдачи, диф. Форма
α – коэф. Теплоотдачи. Характеризует какое кол-во тепла переносится к единичной поверхности теплоносителя из его ядра(либо в обратном направлении) в единицу времени при единичном температурном напоре теплоносителя
, для стационарного теплообмена, Q- тепловой поток
среднеинтегральное по поверхности разности тем-р
Уравнение Фурье –Кирхгофа являетсяуравнением теплового баланса теплоносителя при конвективном теплообмене. Рассмотрим декартовую систему координат.
=
Если произвести преобразования сложения, то приращение кол-ва тепла в элементарном объеме вдоль оси х будет вычисляться
dV d = .
Проведя аналогичные рассуждения, получим и проекции и на другие оси координат
, составив 3 проекции получим полное приращение тепла в элем.объеме за счет конвекции:
Если принять поток геплоносителя в условиях неразрывности и принять допущение, что плотность теплоносителя постоянна
Изменим теплосодержание элементарного объема
. Ис-зуя эти зависимости запишем ур-ние Киркгофа
, коэф. температуропроводности
Все темы данного раздела:
Перенос тепла через однослойную и многослойную стенку.
Для плоской однослойной стенки принимают условия, то ее толщина во много раз меньше ширины, длины, высоты. В таком случае при стационарном теплообмене поле внутрен. Стенки можно принять одномерным,
Критерии теплового подобия. Общий вид критериальных уравнений.
Nu= -критерий Нуссельта, выражает отношение общей интенсивности переноса тепла при конвективном теплообмене к интенсивности переноса тепла теплопроводностью в пограничном слое этого теплоносителя.
Общий вид критериальных уравнений
Nu=f(Pe,Pr,Re,Fo,Gr,…Г1,Г2..)
A,n,m,s,p в данном примере коэф. Опред. Методом подбора при обработке опыт. Данных. -коэф. Теплообмена
7.Теплоотдача, не сопровождающаяся
ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА
Этот вид теплоотдачи протекает при изменении агрегатного состояния теплоносителей. Особенность этого процесса состоит прежде всего в том, что тепло подводится или отводится при постоянной температу
ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КИПЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ
Этот вид теплоотдачи отличается высокой интенсивностью и встречается в химической технологии, например, при проведении таких процессов как выпаривание, перегонка жидкостей, в испарителях холодильн
Основное уравненение теплопередачи. Правило адитивности термических сопротивлений.
При непосредственном соприкосновении теплоносителей теплопередача включает в себя теплоотдачу в одном теплоносителе и теплоотдачу во втором теплоносителе.общую интенсивность процесса хар-ют
Нагревающие агенты и методы их использования.
Дымовые(топочные) газы давно используются в качестве нагревательных агентов. Технология сжигания топочных газов зав. От природа сжигаемого топлива. В кач-ве окислителя обычно используют кисл
Охлаждающие агенты и методы их использования.
Охлаждение до обыкновенных температур (примерно до 10-30 ⁰С) наиболее широко используют доступные и дешевые охлаждающие агента- воздух и воду. По сравнению с воздухом вода отличается большой
Поверочный расчет теплообменника
Поверочный расчет теплообменника с известной поверхностью теплопередачи заключается, как правило, в определении количества передаваемой теплоты и конечных температур теплоносителей при их заданных
Определение коэф-та теплопередачи м-дом последовательных приближений при расчетах теплообменников.
Определение коэф-та теплопередачи проводится в проверочном расчете,который проводится с целью пригодности теплообменника.
1-в соответсвии с выбранным теплообменником определяют реальную сх
Теплообменники смешения
В химических производствах обычно не требуется получать чистый конденсат водяного пара для его последующего использования. Поэтому широко распространены конденсаторы смешения, более простые по уст
Выпаривание
Выпариванием называется концентрирование растворов практически нелетучих или малолетучих веществ в жидких летучих растворителях.
Выпариванию подвергают растворы твердых веществ (водные рас
Материальный баланс выпаривания.
На выпаривание поступает Gн кг/cек исходного раствора концентрацией xн вес. % и удаляется Gk кг/сек упаренного раствора концентрацией xk
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ РАСТВОРА И ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОТЕРИ
Обычно в однокорпусных выпарных установках известны давления первичного греющего и вторичного паров, а следовательно, определены и их температуры. Разность между температурами греющего и вторичног
Движущая сила процесса.
Общая разность температур многокорпусной прямоточной установки представляет собой разность между температурой первичного пара, греющего первый корпус, и температурой вторичного пара, поступающего и
Тепловой баланс.
D=расход греющего пара; I ,Iг , Iн , Iк – энтальпия вторичного и греющего пара, исходного и упаренного раствора соответственно; Iп.к = с
Расход пара на выпаривание.Опред. оптимального числа корпусов выпарной установки.
Q=D(tD“-tD‘)=Drp(1-α),где D-расход греющего пара; α-влагосодержание пара.
Q=GнCн(tкон-tн)+W(tw‘-Cвtкон)+Qпотер±Qконцентр.,где Cв-теплоемкость воды. Экономичность выпарной установ
Порядок расчета выпарного аппарата.
1-задание должно содержать: прир. р-ра,состав исходного р-ра,его кол-во(расход исходного р-ра, концентрацию р-ренного в-ва(состав)). Исходя из этих данных можно произвести расчеты материального бал
Порядок расчета многокорпусной выпарной установки.
Технологический расчет многокорпусной вакуум-выпарной установки проводят в следующей последовательности.
1. Вычислив по уравнению общее количество W воды, выпариваемой в установке,
Вертикальные трубчатые пленочные аппараты
Их относят к группе аппаратов, работающих без циркуляции; процесс выпаривания осуществляется за один проход жидкости но кипятильным трубам, причем раствор движется в них в виде восходящей или нисхо
Противоточная выпарная установка
40.Массообменные процессы и аппараты. В химической технологии широко распространены и имеют важ
Методы десорбции
Десорбцию, или отгонку, т. е. выделение растворенного газа из раствора, проводят одним из следующих способов:
1) в токе инертного газа, 2) выпариванием раствора, 3) в вакууме.
Пр
Минимальный и оптимальный расход абсорбента
Изменение концентрации в абсорбционном аппарате происходит прямолинейно и следовательно, в координатах У — Х рабочая линия процесса абсорбции представляет собой прямую с углом наклона, тангенс кото
Скорость абсорбции. Интенсификация процесса при абсорбции трудно- и хорошорастворимых газов.
M = Ky·F·∆Yср = Kx·F·∆Xср
Увеличение средней движущей силы приводит к увеличению скорости всего процесса, к увеличению растворения и
Насадочные абсорберы
Широкие распространение в промышленности в качество абсорберов получили насадочные, заполненные насадкой — твердыми телами различной формы. В насадочной колонне (рис.) насадка укладывается на опорн
Провальные тарелки
В тарелках без сливных устройств газ и жидкость проходят через одни и те же отверстия или щели. При этом вместе с взаимодействием фаз на тарелке происходит сток жидкости на нижерасположенную тарелк
Барботажные тарелки со сливными устройствами(ситчатая, колпачковая, клапанная)
Ситчатые тарелки. Газ проходит сквозь отверстия тарелки и распределяется в жидкости ввиде мелких струек и пузырьков. При малых скоростях газа, жидкость может просачиваться через отврстия тар
Струйные тарелки
1-гидравлиеский затвор;2-переливная перегородка;3-тарелка;4-пластины;5-сливной карман.
Из струйных тарелок наиболее распространенной является пластинчатая тарелка. Жидкость
Требования к абсорбентам. Выбор абсорбента.
Поглощаемый газ называется абсорбатом (абсорбтив), а жидкость, в которой растворяется газ – абсорбентом. Газы, практически нерастворимые, называются инертными.
Требования:
1.Селек
Порядок расчета ректификационной колонны(установки)
Дано: расход жидкой смеси, ее состав(доли веществ в дистилляте, в кубовом остатке. Давление греющего пара, начальная температура смеси.
1) Материальный баланс.
Определяем: относит
Сушильные агенты. Выбор сушильного агента и режима сушки.
В качестве сушильного агента могут использоватьсянагретый воздух, топочные газы и их смеси с воздухом, инертные газы, перегретый пар. Если не допускается соприкосновение высушиваем
Барабанная сушилка
Барабанная сушилка представляет собой цилиндрический наклонный барабан 4 с двумя бандажами З, которые при вращении барабана катятся по опорным роликам 6. Материал поступает с приподнятого конца бар
Камерная сушилка
В таких аппаратах сушка материала производится периодически при атмосферном давлении. Сушилки имеют одну или несколько прямоугольных камер, в которых материал, находящийся на вагонетках или полках,
ЛЕНТОЧНЫЕ СУШИЛКИ
Ленточные сушилки. Для непрерывного перемещения в сушилке высушиваемого материала часто применяют один или несколько ленточных транспортеров.
В одноленточных аппаратах обыч
Распылительные сушилки.
Для сушки многих жидких материалов находят применение сушилки, работающие по принципу распыления материала. В распылительных сушилках сушка протекает настолько быстро, что материал не успевает нагр
Порядок расчета сушилки
1.Задание:характеристика материала, его состав, начальная влажность, как высушить , конечная влажность, производительность(расход сырья), место проведения сушки.
2.Выбор природы(вида) суши
Конструкции адсорберов периодического и непрерывного действия
Процессы адсорбции могут проводиться периодически(в аппаратах с неподвижным слоем адсорбента) и непрерывно – в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбента, а также в аппаратах с неподвижным
Новости и инфо для студентов