Введение

На данный момент можно говорить об определенной адаптации целого ряда предприятий, производящих стройматериалы, готовых к новым условиям хозяйствования.

По сравнению с производством ряда других строительных материалов производство железобетонных изделий в России получили широкое применение в строительстве. В нашей стране создана самая мощная в мире промышленность сборного железобетона, выпускающая в год более 130 млн. м³ различных видов изделий и конструкций.

Процессы теплообмена имеют большое значение в химической, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. В теплообменных аппаратах теплопередача от одной среды к другой через разделяющую их стенку обусловлена рядом факторов и является сложным процессом, который принято разделять на три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. На практике эти явления не обособлены, находятся в каком-то сочетании и протекают одновременно. Для теплообменников наибольшее значение имеет конвективный теплообмен или теплоотдача, которая осуществляется при совокупном и одновременном действии теплопроводности и конвекции.

Процессы теплообмена осуществляются в теплообменных ап­паратах различных типов и конструкций.

По способу передачи тепла теплообменные аппараты делят на поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах рабочие среды обмениваются теплом через стенки из теплопро­водного материала, а в смесительных аппаратах тепло передается при непосредственном перемешивании рабочих сред.

Смесительные теплообменники по конструкции проще поверхностных: тепло в них используется полнее. Но они пригодны лишь в тех случаях, когда по технологическим условиям произ­водства допустимо смешение рабочих сред.

Поверхностные теплообменные аппараты, в свою очередь, делятся на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах теплообмен между различными теплоносителями происходит через разделительные стенки. При этом тепловой поток в каждой точке стенки сохраняет одно и то же направление. В регенеративных теплообменниках теплоносители попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. При этом направление теплового потока в каждой точке стенки периодически меняется. Рассмотрим рекуперативные поверхностные теплообменники непрерывного действия, наиболее распространенные в промышленности.

Основными элементами кожухотрубчатых теплообменников являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крыш­ки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках разваль­цовкой, сваркой и пайкой.

Перспективы развития в области производства бетона будут всегда, поскольку для социалистических и развивающихся стран насущной

необходимостью становится индустриализация строительства в связи с ростом народонаселения и соответственно рост потребности в жилье. Такие факторы, как индустриализация и урбанизация, концентрация населения в крупных городах, экономия земли, рост этажности зданий - будут, несомненно, способствовать разработок в этой отрасли строительства.

К сожалению, бетон сегодняшнего дня - это в основной своей массе еще малоэффективный материал, будущее за его новыми, более эффективными видами, которые только начинают осваиваться.

Целями и задачами данной работы является проектирование эффективного аппарата, позволяющего получить ресурсо и энергосбережения.

 

1 Литературно-патентный анализ.

Процессы теплообмена играют важную роль в современной технике. Они применяются всюду, где возникает необходимость нагрева или охлаждения среды для ее обработки и утилизации тепла. Особенно широко процессы теплообмена используют в химической, нефтеперерабатывающей, энергетической, металлургической и пищевой промышленности. В химической промышленности теплообменное оборудование составляет по весу и стоимости 15 -18 % от всего оборудования, а в нефтеперерабатывающей – до 50 % .В теплообменном аппарате один теплоноситель (теплоотдающий) передает теплоту другому теплоносителю (тепло принимающий). Если передача теплоты происходит при изменении агрегатного состояния какого-либо теплоносителя (кипение, конденсация), то его температура в процессе теплопередачи остается постоянной. В остальных случаях температуры теплоносителей в теплообменных аппаратах изменяются. Теплообменные аппараты применяются как отдельные агрегаты или элементы оборудования, станков и технологических или энергетических установок в различных отраслях промышленности [1].Условия проведения процессов теплообмена в промышленных аппаратах чрезвычайно разнообразны. Эти аппараты применяют для рабочих сред с различным агрегатным состоянием и структурой (газ, пар, капельная жидкость, эмульсия) в широком диапазоне температур, давлений и физико-химических свойств.Из-за разнообразия предъявляемых к теплообменным аппаратам требований, связанных с условиями их эксплуатации, применяют аппараты в самых различных конструкций и типов, причем для аппарата каждого типа разработан широкий размерный ряд поверхности теплообмена. В размерном ряду теплообменники различаются по допускаемым давлениям и температурам рабочей среды, а также по материалам, из которых изготовлен аппарат.

Широкая номенклатура теплообменников по типам, размерам, параметрам и материалам позволяет выбрать для конкретных условий теплообмена аппарата, оптимальный по размерам и материалам.

В основу классификации теплообменных аппаратов могут быть положены различные признаки.

По роду теплоносителей различают теплообменные аппараты: жидкость-жидкость; пар-жидкость; газ-жидкость; пар-пар; пар-газ; газ-газ.

В зависимости от изменений агрегатного состояния теплоносителей аппараты делят: без изменения агрегатного состояния; с изменением агрегатного состояния одного теплоносителя; с изменением агрегатного состояния обоих теплоносителей.

В теплообменных аппаратах могут протекать различные процессы теплообмена: нагрев, охлаждение, кипение, конденсация, вымораживание, ректификация. В зависимости от этих процессов теплообменные аппараты делят на подогреватели, охладители, испарители, конденсаторы.

По характеру движения теплоносителей относительно теплопередающей поверхности теплообменные аппараты делят на три типа: с естественной циркуляцией, принудительной циркуляцией, с движением жидкости под действием гравитации. По роду теплового режима теплообменные аппараты могут быть со стационарными и нестационарными процессами теплообмена.

По ориентации теплопередающей поверхности в пространстве аппараты могут быть вертикальными, горизонтальные и наклонные. По принципу монтажа теплообменные аппараты разделяют на автономные, навешенные и встроенные.

По числу теплоносителей теплообменные аппараты классифицируют на двухпоточные, трехпоточные, многопоточные. В отдельных случаях к многопоточным теплообменникам относят системы, состоящие из нескольких теплообменников обычного типа, соединенных циркулирующим промежуточным теплоносителем.

В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы

теплообменников:

1) поверхностные теплообменники, в которых перенос тепла между обменивающимися теплом средами происходит через разделяющую их поверхность теплообмена – глухую стенку;

2) теплообменники смешения, в которых тепло передается от одной среды к другой при их непосредственном соприкосновении<1>.

Значительно реже применяются в химической промышленности регенеративные теплообменники, в которых нагрев жидких сред происходит за счет их соприкосновения с ранее нагретыми твердыми телами – насадкой, заполняющей аппарат, периодически нагреваемой другим теплоносителем

Поверхностные теплообменники наиболее распространены, их конструкции весьма разнообразны.

В химической технологии применяются теплообменники, изготовленные из самых различных металлов (углеродистых и легированных сталей, меди, титана, тантала), а также из неметаллических материалов, например, графита, тефлона.

Выбор материала диктуется в основном его коррозионной стойкостью и теплопроводностью, причем конструкция теплообменного аппарата существенно зависит от свойств выбранного материала.

Конструкции теплообменников должны отличаться простотой, удобством

монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна

обеспечивать, возможно, меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.