Основное уравненение теплопередачи. Правило адитивности термических сопротивлений.
Основное уравненение теплопередачи. Правило адитивности термических сопротивлений. - раздел Образование, Тепловые процессы и аппараты. Виды теплообмена и теплообменных пр. Перенос тепла от одного тела к др. При Непосредственном Соприкосновении Теплоносителей Теплопередача Включает В ...
При непосредственном соприкосновении теплоносителей теплопередача включает в себя теплоотдачу в одном теплоносителе и теплоотдачу во втором теплоносителе.общую интенсивность процесса хар-ют основным уравнением теплоотдачи:dQ=K(t1-t2)dFdτ.
Согл. данному уравнению счит.,что количество тепла, передаваемое от горячего к холодному теплоносителю, пропорционально пов-ти их взаимод.,времени переноса тепла и разности температур.
Для условий стационарного теплообмена ур-ие можно представить (Q-тепловой поток):(Вт/ К)
Между 2-мя теплоносителями, разделёнными плоской твердой стенкой с толщинойδ,материал которой имеет теплопроводность-λ, в стационарных условиях протекает теплообмен. Принимают упрощения: температуру теплоносителей вдоль стенки принимают пост.,t1-темпер. горячего теплоносителя;t2-холодного. Коэффициенты теплоотдачи α1-горячего,α2-холодного постоянны по величине вдоль всей поверхности. Для условия стационарного теплообмена- Q1=Qст=Q2=Q.
Q1-тепловой поток от горячего теплоносителя к стенке; Qст-к стенке; Q2- тепловой поток от стенки к холодному теплоносителю. Все Q можно вычислить используя ур-ие теплоотдачи, а Qст- ур-ие теплопроводности толстой стенки. Q=α1(t1-tст1)F-горячий теплоноситель; Q=λ/δ(tст1-tст2)F-тепловой поток через стенку; Q=α2(tст2-t2)F-для холодного. Q(1/α1+ λ/δ+1/α2)=(t1-t2)
Тепловой поток для данного случая можно описать уравнением теплопередачи: Q*1/K=(t1-t2)F,
Преобразуя ур-ия получим: 1/K=1/α+ λ/δ+1/α2,где 1/K- общее термическое сопротивление; λ/δ- термическое сопротивление стенки; 1/α1- терм. сопр. в гор. теплоносителе; 1/α2- в холодн. В общем случае в мат-ах,загрязненных, коэф-ты теплопроводности намного меньше, чем у самой стенки и не учитывать их нельзя. При практических расчетах λ/δ=–суммарное термическое сопротивление стенки и загрязн. на её пов-ти. =rз1+ λ/δ +rз2,где rз1-терм. сопр. загрязнен. слоя со стор. горяч. теплоносителя; rз2-… холодного теплоносителя. Данные вел-ны можно рассчитать через толщину. Род загрязнений зависит от природы теплоносителя,от его качества. Толщина слоя зависит от режимов эксплуатации аппаратов,от частоты чистки аппарата . Коэф-т теплопередачи для плоской стенки: K=1/(1/α1++1/α2). Для цилиндрической стенки (отнесенный к единице длинны):Kн=π/(1/αвн*dн/dвн+dн/2λ*+1/αн*1/ dн); Kн-Вт/мК.
Если dн/dвн<=1.3 можно испол. ур-ие плоской стенки. Если термическое сопротивление наибольшее,то следует интенсифицировать теплоотдачу в горяч. теплоносителе и наоборот. Одним из способов интенсификации теплообмена со стороны лимитир. теплоносителя явл-ся развитие пов-ти со стороны лимитир. Теплоносителя(оребрение пов-ти). Kf=fоребр/f. В таком случае K=1/(1/ Kf*α1++1/α2).
12. Понятие средней движущей силы процесса теплопередачи:
Случаи, когда учитывается постоянная температура теплоносителя при его перемещении вдоль поверхности теплопередачи, в реальных условиях встречаются редко. Напр, в процессе выпаривания, когда с одной стороны стенки кипит раствор, а с другой – конденситуется водяной пар. Наиболее часто встречаются случаи, в которых процесс теплопередачи осуществляется с изменением температуры теплоносителей вдоль поверхности теплопередачи. Это очевидно, т.к. нагревающий агент на входе должен иметь большую температуру, чем на выходе из теплообменника, т.к. он отдает свое тепло и, наоборот, охлаждающий агент имеет температуру на входе ниже, чем на выходе, т.к. он принимает тепло от стенки. Температура теплоносителя при ее изменении вдоль поверхности зависит от взаимного направления движения теплоносителей: прямоток, противоток, перекрестный ток, смешанный ток. В зависимости от взаимного направления движения теплоносителей меняется и величина движущей силы процесса теплопередачи -. В связи с этим в основное уравнение теплопередачи вводится понятие средней движущей силы - ср. Это связано с тем, что движущая сила непрерывно меняется вдоль поверхности теплопередачи.
Методы ее определения:изобразим стенку, вдоль которой движутся 2 теплоносителя прямотоком друг относительно друга: тепло предается от 1 ко 2 теплоносителю: 1 – греющий пар; 2 – охлаждающий агентΔtн=tн1-tн2, Δtк=tк1-tк2. Выразим движущую силу на концах поверхности стенки. Чтобы получить выражение для Δtср выделим элементарную поверхность на стенке dF и определим ДС. Запишем уравнение материального баланса для этого отрезка поверхности dF: dQ=G1c1(-dt1)=G2c2dt2(1). Это же количество теплоты можно выразить из уравнения теплопередачи: dQ=dFKΔt. Знак “-“ говорит, что 1 теплоноситель охлаждается. Выразим dt1 и dt2: -dt1=dQ/G1c1;
dt2= dQ/G2c2. Вычтем эти уравнения: d(t1-t2)=-dQ(1/G1c1+1/G2c2)=-dQm. Вместо Q подставим (1): dΔt=-KdFΔtm. Проинтегрируем по F и по t: . После интегрирования получаем: ln Δtк/ Δtн=-kmF (2) Для определения неизвестной m запишем уравнение теплового баланса для всей поверхности теплопередачи F: Q=G1c1(tн1-tк1)=G2c2(tн2-tк2). Выразим m: m=1/G1c1+1/G2c2=
Тепло переносится за счет х явлений теплопроводности конвекции и лучеиспувкания Теплопроводность перенос тепла за счет дв Микрочастиц в газах... Теплообмен может сопровождаться охлаждением или нагреванием М б... Перенос тепла теплопроводность Закон Фурье Произведение Т по нормали к изотермам поверхности наз Градиентом...
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,
Конвективный перенос теплоты. Уравнение Фурье-Киркгофа.
Конвективный перенос теплоты происходит в текучих средах: газах, жидкостях, за счет перемещения макрочастиц, имеющих различные термодинамические потенциалы. С ростом скорости движе
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
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
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
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
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
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
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов