5.Основные конструкции, принцип действия, основы расчета и подбора теплообменников.

При проектировании теплообменных аппаратов (ТА) производят теп-

ловой конструктивный, компоновочный, гидравлический, механический

и технико-экономический расчеты.

Тепловой конструктивный расчет выполняют в целях создания нового

по конструкции аппарата, при этом известны расходы, начальные температу-

ры, основные свойства теплоносителей и тепловая мощность. В результате

расчета определяют площадь поверхности теплообмена и основные конст-

руктивные размеры аппарата. В компоновочном расчете устанавливают ос-

новные соотношения между поверхностью теплообмена и сечениями каналов

для прохода теплоносителей, число ходов, габаритные размеры теплообмен-

ника. Целью гидравлического расчета является определение гидравлических

сопротивлений каналов теплообменника и затрат мощности.

Заключительным этапом при проектировании теплообменных аппаратов

является механический расчет, т. е. проверка деталей аппарата на прочность,

плотность и жесткость, при этом уточняется толщина трубных решеток, труб,

обечаек, днищ и других деталей.

Тепловой конструктивный расчет двухпоточного рекуперативного теп-

лообменника, предназначенного для работы в стационарном режиме, сводят

к совместному решению уравнений теплового баланса (см. рис. 5)

Q1 = Q2 + Qпот или Q1 η = Q2 , (2.1)

где Q1 – количество теплоты, отданной греющим теплоносителем;

Q2 – количество теплоты, воспринятое нагреваемым теплоносителем;

Qпот – потери теплоты в окружающую среду;_

8.Понятие о процессе сушки.

При сушке влажных материалов изменяются свойства и характеристики

высушиваемого материала. Сушка – совокупность тепловых и массообмен-

ных процессов, происходящих внутри влажного материала (внутренняя зада-

ча сушки) и за пределами его поверхности (внешняя задача сушки).

А. В. Лыков предложил делить все влажные материалы на три группы:

1) капиллярно-пористые,

2) коллоидные,

3) капиллярно-пористые коллоидные.

При сушке влага из внутренних слоев влажного материала передвигает-

ся к поверхности, а затем испаряется в окружающую среду. На преодоление

сил сцепления молекул влаги друг с другом и со скелетом материала требу-

ются затраты энергии, поэтому скорость процессов переноса зависит от форм

связи влаги с материалом. По классификации П. А. Ребиндера энергия связи

влаги с материалом наибольшая при химической форме связи, менее прочной

является физико-химическая связь, а наименьшая – при физико- механиче-

ской связи. Химическая связь – в точных количественных соотношениях,

может быть разрушена при химических реакциях или при прокаливании. Фи-

зико-химическая связь – связь в нестрого определенных количественных со-

отношениях и представляет влагу в виде адсорбированного пара из окру-

жающей среды поверхностью в порах, пустотах, капиллярах материального

скелета вещества. Физико-механическая влага удерживается в неопределен-

ных количествах. Влага, содержащаяся в микрокапиллярах, R < 10-5 называ-

ется свободной.

10.Основы кинетики и динамики сушки.

При соприкосновении влажного материала с сушильным агентом влага

на поверхности начинает испаряться, диффундируя в окружающую среду.

Создается перепад влагосодержания между внутренними и поверхност-

ными слоями, что вызывает перемещение влаги к поверхности материала под

действием градиента влагосодержания. В процессе сушки наблюдается не-

прерывный подвод влаги из внутренних слоев к поверхности, вследствие че-

го уменьшается среднее влагосодержание материала.

Изменение во времени среднего влагосодержания W = f (τ) и средней

температуры материала t = f (τ) в процессе сушки составляют кинетику этого

процесса.

Динамику сушки определяют изменения локальных влагосодержаний U

и температуры t внутри материала в пространстве и времени.

Перемещение влаги внутри материала происходит в виде жидкости

и пара. С уменьшением влагосодержания материала доля пара возрастает.

Для количественного описания полей влагосодержания и температуры ис-

пользуют термодинамический метод. Согласно этому методу перенос массы

происходит при наличии разности потенциалов переноса в разных точках

пространства, от большего потенциала к меньшему. В состоянии термодина-

мического равновесия, в которое система приходит по истечении достаточно

большого времени, потенциалы соприкасающихся тел и отдельных их участ-

ков одинаковы.