- •Классификация теплообменных аппаратов (тоа)
- •Функциональные признаки
- •Конструктивные признаки
- •Теплообменные аппараты Теплопередача при переменных температурах теплоносителя
- •Выбор направления движения теплоносителя
- •Виды расчетов теплообменной аппаратуры (тоа)
- •Нагревающие агенты
- •Охлаждающие агенты
- •Выпаривание
- •Однокорпусные выпарные установки
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Поверхность нагрева выпарного аппарата
- •Температурные потери
- •Многокорпусные выпарные установки
- •Основные схемы многокорпусных установок
- •Устройство выпарных аппаратов
- •Типовые конструкции выпарных аппаратов
Нагревающие агенты
Нагревание водяным паром.
Достоинства:
водяной пар имеет большую теплоту конденсации при небольшом расходе пара 2,26∙106 Дж/кг при р=9,8∙104 Па (1 атм.);
имеет высокий α, термическое сопротивление относительно мало;
имеет постоянную для данного давления температуру конденсации, что позволяет точно регулировать температуру нагрева, изменяя давление;
доступность, относительно безопасен.
Недостатки:
значительное повышение давления при повышении температуры;
предельная температура нагрева 180-190 оС (10-12 атм.)
Целесообразно использовать пар после паросиловых установок. Пар р≈250 атм. отправляется на турбины, затем используется для обогрева (р=6-8 атм.).
Пар после электрических турбин называется мятым. Мятый пар – перегретый, при использовании его увлажняют, добавляя горячую воду.
Глухой пар – пар, передающий тепло через стенку теплообменного аппарата.
Схема нагревания сухим паром:
1 – паровой котел;
2 – теплообменник;
3 – конденсатоотводчик;
4 – промежуточная емкость;
5 – центробежный насос.
В теплообменнике 2 происходит частичная конденсация пара, конденсат стекает через конденсатоотводчик, который позволяет отводить конденсат без потерь пара (пролетного пара).
Расход пара – из уравнения теплового баланса:
,
,
- начальная и конечная температура холодного теплоносителя;
- энтальпии пара и конденсата;
Qп – потери;
с – удельная теплоемкость холодного теплоносителя;
m2 – расход холодного теплоносителя (т/с).
Острый пар – пар, передающий тепло при непосредственном смешении с теплоносителем. Используется при допустимости смешения теплоносителя.
Схема подогревателя бесшумного:
1 – сопло;
2 – смешивающий диффузор, который применяется для лучшего перемешивания жидкости и устранения гидравлических ударов и шума, вызванных резкой конденсацией пара.
В диффузоре пар смешивается с жидкостью, которую захватывает при давлении.
Расход острого пара определяется из уравнения:
,
,
ск – удельная теплоемкость конденсата, Дж/кг∙г;
tн – начальная температура холодного теплоносителя;
tк – конечная температура.
Нагрев горячей водой – применяется редко, т.к. α невысокий, имеет другие недостатки. Нагрев до 100 оС. Критическая точка воды р=225 атм., t1=374 оС, т.е. нагрев под избыточным давлением до ≈350 оС – вода называется перегретой.
Нагревание топочными газами – позволяет осуществлять нагрев до высоких температур 1000-1100 оС, чаще всего используется для нагрева промежуточных теплоносителей, которое производят в печах.
Нагрев минеральными маслами – нагрев осуществляется до 250-300 оС (температура вспышки масел 310 оС). Используют цилиндровое, компрессорное масла. Нагрев осуществляется двумя способами:
ТОА, в рубашке которого находится масло, помещают в печь с топочными газами;
устанавливают электронагреватели внутри масляной рубашки.
Достоинства: дешевизна теплоносителя.
Недостатки: низкий α, который изменяется при химическом окислении и разложении масел.
Нагрев высококипящими органическими жидкостями и парами: глицерин, этиленгликоль, нафталин и проч.
Наибольшее распространение получила дифенильная смесь (даутерм А, динил). Состав: 26,5% дифенила и 73,5% дифенилового эфира. При р=1 атм. - tкип=258 оС, при р=1,8 атм. - tкип=280 оС.
Используются насыщенные пары дифенильной смеси, которые позволяют нагревать до 400 оС. При этом давление незначительно и в 30÷60 раз меньше давления водяного пара.
Недостатки: токсичность, малая теплота парообразования, которая компенсируется большой плотностью паров.
Нагрев расплавленными солями: нитрит-нитратная смесь – 40% азотисто-кислого натрия, 7% азотнокислого натрия, 53% азотнокислого калия. Применяется для нагрева при атмосферном давлении и температуре 500-540. При нагреве до 400 оС не вызывает коррозии стали.
Нагрев ртутью и жидкими металлами: Hg, K, Na, Pb, различные сплавы легкоплавких металлов.
Достоинства: высокие ρ, α, λ. Имеет малые значения числа Pr, поэтому α рассчитывается по специальным формулам.
Другие способы нагрева: электрический ток, электропечи сопротивления, индукционные печи, электрические дуговые печи.