- •Предисловие
- •Введение
- •1Атмосфера
- •3. Организация санитарной защиты воздушного бассейна
- •3.1. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе
- •3.2. Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух
- •3.3. Требования при проектировании предприятий
- •3.4. Санитарная защита воздушного бассейна на предприятиях
- •3.5. Обоснование допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу
- •3.5.1. Факторы, влияющие на рассеивание вредных веществ в атмосферном воздухе и загрязнение приземного слоя воздуха
- •3.5.2. Обоснование допустимых выбросов при рассеивании вредных веществ через высокие источники
- •4. Процессы пылегазоочистных установок и аппараты для пылегазоулавливания
- •4.1. Общие положения
- •Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Интенсивность процессов и аппаратов
- •Моделирование и оптимизация процессов и аппаратов
- •4.2. Пылеулавливание
- •4.2.1. Параметры процесса пылеулавливания
- •4.2.2 Сухие пылеуловители
- •Принцип работы циклона
- •Основные характеристики цилиндрических циклонов
- •Расчёт циклонов
- •4.2.3. Мокрые пылеуловители
- •Принцип работы скруббера Вентури
- •Принцип работы форсуночного скруббера
- •Скрубберы центробежного типа
- •Принцип работы
- •Принцип действия барботажно-пенных пылеуловителей
- •4.2.4 Электрофильтры
- •Принцип работы двухзонного электрофильтра
- •4.2.5 Фильтры
- •Принцип работы рукавных фильтров
- •Туманоуловители
- •5. Очистка от промышленных газовых выбросов
- •5.1 Общие сведения о массопередаче
- •Равновесие в системе газ - жидкость
- •Фазовое равновесие. Линия равновесия
- •Материальный баланс. Рабочая линия
- •Направление массопередачи
- •Кинетика процесса абсорбции
- •Конвективный перенос
- •Дифференциальное уравнение массообмена в движущейся среде
- •Уравнение массоотдачи
- •Подобие процессов массоотдачи
- •Уравнение массопередачи
- •Зависимость между коэффициентом массопередачи и массоотдачи
- •5.2 Устройство абсорбционных аппаратов
- •5.3 Адсорбционная очистка газов
- •5.3.1Общие сведения
- •Равновесие и скорость адсорбции
- •5.3.2 Промышленные адсорбенты
- •Адсорбционная емкость адсорбентов
- •Пористая структура адсорбентов
- •Конструкция и расчёт адсорбционных установок
- •Расчет адсорбционных установок
- •5.4 Каталитическая очистка
- •5.4.1Общие сведения
- •Конструкции контактных аппаратов
- •Аппараты с взвешенным (кипящим) слоем катализатора
- •6. Тепловые процессы Общие положения
- •6.1 Температурное поле. Температурный градиент. Теплопроводность
- •Закон Фурье
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Теплопроводность плоской стенки
- •Теплопроводность цилиндрической стенки
- •6.2 Тепловое излучение
- •Баланс теплового излучения
- •Закон Стефана – Больцмана
- •Закон Кирхгофа
- •Взаимное излучение двух твердых тел
- •Лучеиспускание газов
- •6.3 Передача тепла конвекцией
- •Тепловое подобие
- •Численные значения коэффициента теплоотдачи
- •Сложная теплоотдача
- •6.4 Теплопередача Теплопередача при постоянных температурах теплоносителя
- •Теплопередача при переменных температурах теплоносителя
- •Уравнение теплопередачи при прямотоке и противотоке Теплоносителей
- •4.5. Нагревание, охлаждение и конденсация Общие сведения
- •6.4.1 Нагревающие агенты и способы нагревания Нагревание водяным паром
- •Нагревание горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •Нагревание перегретой водой
- •Нагревание электрической дугой
- •6.4.2 Охлаждающие агенты, способы охлаждения и конденсации Охлаждение до обыкновенных температур
- •Охлаждение до низких температур
- •Конденсация паров
- •6.4.3 Конструкции теплообменных аппаратов
- •Расчет концентрации двуокиси серы
- •Пример расчета насадочного абсорбера
- •Пример расчёта теплообменника
- •Пример расчета электрофильтра
- •Методика расчета адсорбера
- •В ориентировочном расчете используется формула
- •4.2.8 Находим время защитного действия адсорбера
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Макаров Володимир Володимирович
Численные значения коэффициента теплоотдачи
Для представления о порядках величины а в некоторых распространенных процессах приводим ориентировочные пределы их значений в промышленных теплообменных устройствах в таблице 4.1.
Таблица 4.1-Пределы численных значений коэффициентов теплоотдачи
При нагревании и охлаждении |
Вт/ м2 град |
Воздух |
1,16...58 |
Нагретый пар |
23,2...116 |
Масло |
58 ... 1740 |
Вода |
232 ...11600 |
При кипении воды |
580... 52200 |
При пленочной конденсации паров |
4640 ...17400 |
При конденсации паров органических веществ |
580 ...2320 |
Сложная теплоотдача
Типичным примером сложной теплоотдачи являются потери тепла стенками аппарата в окружающую среду.
Количество Qл , отдаваемого стенкой только путем теплового излучения, в общем виде представляется формулой:
(4.42)
При φ=1, τ=1 и учитывая, что С1-2=С0 =5,67
получаем (4.43)
Умножив и разделив правую часть уравнения на tcm —tж , приведем его к виду
QЛ=aЛF(tcm —tж)
где (4.44)
Величина а л представляет собой коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, который показывает, какое количество тепла (в Дж)отдает окружающей среде посредством теплового излучения стенка 1 м2 за 1с при разности температур между стенкой и средой 1 градус.
Суммарная отдача тепла стенкой путем конвекции QН и теплового излучения Q л определяется следующим образом:
Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду аппараты и трубопроводы покрывают тепловой изоляцией.
6.4 Теплопередача Теплопередача при постоянных температурах теплоносителя
Определим количество теплоты, которое передается в единицу времени от более нагретой среды с t1 к менее нагретой среде t2 через разделяющую их стенку. Процесс теплообмена установившийся (см. рисунок 4.11). Для него справедливо следующее:
Рисунок 4.11 - К выводу уравнения теплопередачи через плоскую стенку
Полученные выражения могут быть представлены в виде:
Сложив эти уравнения, получим:
(4.46)
При τ =1 множитель
Тогда
Q=KF(ti-t2)=KF∆t,
Аналогично для цилиндрической стенки получаем:
(4.47)
При определении КЦ необходимо учитывать, с какой стороны цилиндра, проходит теплоноситель. Пример расчёта кожухотрубчатого теплообменника приведен в приложении В.
Теплопередача при переменных температурах теплоносителя
Процессы теплопередачи при постоянных температурах (как в случае плоской, так и цилиндрической стенок) распространены очень мало. Наиболее часто теплопередача протекает при переменных температурах теплоносителей.
Температуры теплоносителей обычно изменяются вдоль поверхности F разделяющей их стенки. При этом температуры теплоносителей могут оставаться постоянными во времени и выражаться зависимостью t=f(F), что характеризует установившиеся процессы теплообмена.
При неустановившихся процессах теплообмена возможны два случая:
температуры в каждой точке поверхности стенки изменяются только во времени, тогда t = φ(τ), такой случай возможен, например, при обогреве хорошо перемешиваемой жидкости через стенку насыщенным водяным паром, температуры теплоносителей изменяются и во времени и вдоль поверхности теплообмена t = φl(τ, F).
Теплопередача при переменных температурах зависит от направления движения теплоносителей. Возможны следующие варианты направления движения жидкостей друг относительно друга вдоль разделяющей их стенки:
параллельный ток, или прямоток (см. рисунок 4.12,а);
противоток (см. рисунок 4.12,6);
перекрестный ток (см. рисунок 4.12,в);
смешанный ток (простой (см. рисунок 4.12,г) и многократный (см. рисунок 4.12,д)).
Движущая сила процессов теплопередачи при переменных температурах изменяется в зависимости от вида взаимного направления движения теплоносителей. Поэтому выражение средней движущей силы (∆ср ) в общем уравнении теплопередачи также будет зависеть от относительного направления движения теплоносителей и характера организации процесса теплопередачи (непрерывный или периодический).