6 Содержание отчета

6.1. Начертить рис. 4.1 схемы отстойников (Вар. 1…6; 19…24), рис. 4.3 (Вар. 7…12; 25…30), рис. 4.4. (Вар. 13…18; 31…36). Выполнить его спецификацию и кратко описать принцип его работы.

6.2. Решить задачу, приведенную в п. 5.3, согласно выбранного варианта, численно соответствующего порядковому номеру студента по журналу на

странице ПАПП.

6.3. Записать вывод о проделанной практической работе.

7 Контрольные вопросы

7.1. Что представляет собой неоднородная система?

7.2. Как классифицируются неоднородные системы?

7.3. Какие методы разделения неоднородных систем известны вам?

7.4. Какими способами определяется скорость свободного осаждения твердых частиц в жидкой среде?

7.5. Что означает термин “коагуляция частиц”?

7.6. Объясните влияние формы твердых частиц и концентрация суспензии на скорость их осаждения?

7.7. Какие отстойники известны вам?

7.8. Какова методика определения производительности и площади осаждения отстойника?

Практическое занятие № 6

Определение тепловых нагрузок и средней разности

температур для различных случаев теплообмена

1. Цель работы

Привитие навыков определения тепловых нагрузок и средней разности температур для различных случаев теплообмена.

2. Перечень используемого оборудования

3. Перечень справочной литературы

3.1. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Агропромиздат, 1991.–432с. с.144…147.

3.2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.– М.: Химия, 1973.–560с. с. 300…304.

3.3. Процессы и аппараты химической промышленности: Учебник для техникумов /П.Г. Романков, М.И. Курочкина, Ю.Я. Мозжерин и др.– Л.: Химия, 1989.–560с. с. 202…204.

3.4. Стабников В.Н., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.–318с. с.105…106.

4. Краткие теоретические сведения

4.1. В зависимости от характера процесса тепловую нагрузку аппарата определяют по одной из следующих формул:

4.1.1. При нагревании жидкости или газа определяют по формуле:

Q = G c (t₂ – t₁) x₁, (4.1)

где Q – тепловая нагрузка аппарата, Вт;

G – количество нагреваемой жидкости или газа, кг/с;

с – средняя в данном интервале температур теплоемкость жидкости или газа, Дж/(кг·К);

t₁, t₂ – соответственно начальная и конечная температура нагреваемой среды, ºС;

х₁ – коэффициент, учитывающий потери тепла (3…5%) теплообменником в окружающую среду при нагревании;

х₁ = 1,03…1,05.

4.1.2. При охлаждении жидкости или газа определяют по формуле:

Q = G c (t₁ – t₂) x₂, (4.2)

где х₂ – коэффициент, учитывающий теплопотери при охлаждении (3…5%);

х₂ = 0,95…0,97.

4.1.3. При испарении кипящей жидкости или конденсации пара определяют по формуле:

Q = G·r·x, (4.3)

где G – количество испаряемой жидкости или конденсируемого пара, кг/с;

r – удельная теплота парообразования (конденсации), Дж/кг;

х – коэффициент, учитывающий теплопотери при испарении или конденсации.

4.1.4. При конденсации пара с последующим охлаждением полученного конденсата от температуры конденсации t_к до температуры продукта t определяют по формуле:

Q = G r x + G_k c_k (t_k – t), (4.4)

где G_k – количество охлаждаемого конденсата, кг/с;

c_k – средняя теплоемкость конденсата, Дж/(кг К);

t_k – температура конденсации, ºС.

4.2. Процессы теплопередачи в промышленной аппаратуре протекают наиболее часто при переменных температурах теплоносителей.

Температуры теплоносителей обычно изменяются вдоль поверхности разделяющей их стенки, поэтому в тепловых расчетах пользуются средней разностью температур Δt, которая входит в основное уравнение теплопередачи.

Теплопередача при переменных температурах зависит от взаимного направления движений теплоносителей. В непрерывных процессах теплообмена возможны следующие варианты направления движения жидкостей друг относительно друга вдоль разделяющей их стенки:

• параллельный ток двух видов: прямоток см. рис. 4.1, а, при котором теплоносители движутся в одном и том же направлении; противоток см. рис. 4.1, б, при котором теплоносители движутся в противоположных направлениях;

• перекрестный ток см. рис.4.1, в, при котором теплоносители движутся взаимно перпендикулярно друг к другу;

• смешанный ток см. рис.4.1, г, при котором один из теплоносителей движется в одном направлении, а другой – меняет свое направление, поэтому на различных участках возникает как прямоток, так и противоток.

Движущейся силой теплопередачи является разность температур между горячим и холодным теплоносителями.

При установившемся процессе теплообмена, как для прямотока, так и для противотока средняя разность температур (средний температурный напор)

определяется по следующей методике:

4.2.1. Определяется направление движения теплоносителей вдоль разделяющей их стенки, например, – прямоток.

4.2.2. Строят график характера изменения температур теплоносителей в масштабе см. рис. 4.2 и 4.3.

4.2.3. Определяют разности температур в начале теплообменника и в конце и обозначают большую – Δt_б, а меньшую – Δt_м. Их можно определить аналитически следующими выражениями:

• для прямотока

Δt_б = t_тн – t_пн, (4.5)

где Δt_б – наибольшая разность температур, ºС;

t_тн – температура теплоносителя начальная, ºС;

t_пн – температура продукта начальная, ºС.

Δt_м = t_тк – t_пк, (4.6)

где Δt_м – наименьшая разность температур, ºС;

t_тк – температура теплоносителя конечная, ºС;

t_пк – температура продукта конечная, ºС.

• для противотока

Δt_б = t_тк – t_пн, (4.7)

Δt_м = t_тн – t_пк, (4.8)

4.2.4. Определяют величину отношения большей и меньшей разностей температур:

Δt_б / Δt_м.

4.2.5. Если:

Δt_б / Δt_м > 2, (4.9)

4.2.5.1. то определяют среднелогарифмическую разность температур:

Δt = (Δt_б – Δt_м) / [2,3 lg(Δt_б / Δt_м)], (4.10)

где Δt – средняя разность температур, ºС.

А если

Δt_б / Δt_м < 2, (4.11)

4.2.5.2. то определяют среднеарифмическую разность температур:

Δt = 0,5(Δt_б + Δt_м), (4.12)

Наиболее распространенными видами движения являются прямоток и противоток. Однако применение противотока более экономично, чем прямотока. Это следует из того, что средняя разность температур при противотоке больше, чем при прямотоке, а расход теплоносителей одинаков (при одинаковых начальных и ко-

нечных температурах теплоносителей) и скорость теплообмена при противотоке больше.

Методика определения Δt аналогичны как для прямотока, так и для противотока.

Для смешанного и перекрестного токов среднюю разность температур можно определить как среднеарифметическую из средних разностей температур для прямотока и противотока по формуле:

Δt = 0,5(Δt_прям + Δt_прот), (4.13)

где Δt_прям – средняя разность температур для прямотока, ºС;

Δt_прот – средняя разность температур для противотока, ºС.

Процессы теплопередачи при постоянных температурах распространены относительно мало.