Контрольная работа по процессам и аппаратам

Если у вас нету времени на контрошу по процессам и аппаратам вы всегда можете попросить меня, вам нужно написать мне, и я вам помогу онлайн или в срок 1-3 дня всё зависит что там у вас за работа, вдруг она огромная!

Чуть ниже размещён теоретический и практический материал, который вам поможет сделать работу если у вас много свободного времени и желания!

 

 

Введение в процессы и аппараты

Техническая гидродинамика

В химической промышленности широко распространены процессы перемещения жидкостей, газов и паров, а также их хранения. Техническая гидравлика является наукой о равновесии и движении жидкости (гидростатика, гидродинамика). Гидродинамические закономерности в значительной степени определяют ход процессов теплопередачи, массопередачи и химических реакций в химических аппаратах.

Движение жидкостей и газов характеризуются одними и теми же законами, поэтому в гидравлике под жидкостью понимают как собственно жидкость, так и газы. Под жидкостью понимают вещества, обладающие текучестью. Данные вещества не способны сохранять свою форму и полностью заполняют занимаемый ими объём.

 

По этой ссылке вы сможете узнать как я помогаю с контрольными работами:

Помощь с контрольными работами

 

Давление в жидкости и газе

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м2 перпендикулярно этой поверхности. Следовательно, чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности. Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ.

Молекул в газе много, потому и число их ударов очень велико. Например: число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, на поверхность площадью 1 см2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул о стенки сосуда значительно, оно и создает давление газа. Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

При уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема — уменьшается, если масса и температура газа остаются неизменными. Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку объема жидкости или газа (закон Паскаля). На основе закона Паскаля легко объяснить следующий опыт. Возмём полый шар, имеющий в различных местах узкие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень.

 

По этой ссылке вы сможете научиться оформлять контрольную работу:

Теоретическая контрольная работа примеры оформления

 

Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар, и часть воды выталкивается из шара в виде струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из отверстий шара начнут выходить струйки дыма. Этот опыт подтверждает, что газ передает производимое на него давление во все стороны одинаково. Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в более широкий сосуд с водой. Мы увидим, что по мере опускания трубки резиновая пленка постепенно выпрямляется. Полное выпрямление пленки показывает, что силы, действующие на нее сверху и снизу, равны. Полное выпрямление пленки наступает тогда, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают. Итак, опыт показывает, что внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается. Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей.

Мембранный манометр

Как измерить давление жидкости на поверхность твердого тела? Как измерить, например, давление воды на дно стакана? Дно стакана деформируется под действием сил давления. Зная величину деформации, мы могли бы определить величину вызвавшей ее силы и рассчитать давление, но эта деформация настолько мала, что измерить ее практически невозможно. Поскольку судить по деформации данного тела о давлении, оказываемом на него жидкостью, удобно лишь в том случае, когда деформация достаточно велика, то для практического определения давления жидкости пользуются специальными приборами — манометрами, в которых деформации имеют сравнительно большую, легко измеримую величину.

Простейший мембранный манометр устроен следующим образом. Тонкая упругая пластинка (мембрана) герметически закрывает пустую коробку. К мембране присоединен указатель, вращающийся около оси. При погружении прибора в жидкость мембрана прогибается под действием сил давления, ее прогиб передается в увеличенном виде указателю, передвигающемуся по шкале. Каждому положению указателя соответствует определенный прогиб мембраны, а, следовательно, и определенная сила давления на мембрану. Зная площадь мембраны, можно от сил давления перейти к самим давлениям.

Можно непосредственно измерять давление, если заранее проградуировать манометр, т.е. определить, какому давлению соответствует то или иное положение указателя на шкале. Для этого нужно подвергнуть манометр действию давлений, величина которых известна, и, замечая положение стрелки указателя, проставить соответственные цифры на шкале прибора. Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой (гр. atmos пар, воздух и sphaire шар).

 

По этой ссылке вы сможете заказать контрольную работу:

Заказать контрольную работу

 

Атмосфера, как показали наблюдения за полетом искусственных спутников Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров. Мы живем на дне огромного воздушного океана. Поверхность Земли — дно этого океана. Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и согласно закону Паскаля передает производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или атмосферное давление.

В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (гр. a…, an… — начальная часть слова со значением отрицания; neros влажный; eidos вид).

Анероид — один из видов барометра, в котором изменения атмосферного давления определяются по деформации металлической коробки с сильным разрежением внутри.

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Внешний вид анероида изображен на рисунке.

Главная его часть — металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрированной) поверхностью. Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосферное давление не раздавило ее, крышку оттягивают вверх пружиной 2. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая передвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида, показывает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм. Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст., или 1000 гПа.

Знание атмосферного давления весьма важно для определения погоды на ближайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды.

Барометр — необходимый прибор при метеорологических наблюдениях.

Нагнетательные технические устройства

Определение нагнетательных технических устройств, их виды.

Технические устройства, в которых происходит преобразование механической энергии в энергию движения жидкости или газа, называются нагнетательными. Нагнетательные технические устройства (нагнетательные машины) делятся на: гидравлические (насосы); воздуходувные (компрессоры, вентиляторы).

Насосом называется гидравлическая машина (техническое устройство) для перемещения капельной жидкости за счет сообщаемой ей энергии. Насос является основным элементом насосной установки, включающей в себя также: привод (электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания); основание (фундамент), на который монтируется насос или двигатель. В отдельных случаях основание может отсутствовать. Например, в современных системах отопления электронасос монтируется непосредственно на магистральном трубопроводе.

Насосы, в свою очередь, по принципу действия делятся на: объёмные, динамические. Объёмные насосы действуют по принципу вытеснения жидкости в результате её сжатия (поршневые, роторные, диафрагменные). Динамические насосы действуют по принципу силового воздействия на жидкость (на перемещаемую среду, жидкость или газ) (лопастные насосы, вихревые, струйные).

Основы теплопередачи

Перенос теплоты

Решающую роль в восприятии окружающего мира играют характеристики, сохраняющиеся в замкнутых системах: масса, количество движения, момент количества движения, энергия и энтропия. В учении о теплообмене рассматриваются процессы распространения теплоты в твердых, жидких и газообразных телах. Эти процессы по своей физико-механической природе весьма многообразны, отличаются большой сложностью и обычно развиваются в виде целого комплекса разнородных явлений.

Перенос теплоты может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением, или радиацией. Эти формы глубоко различны по своей природе и характеризуются различными законами. Процесс переноса теплоты теплопроводностью происходит между непосредственно соприкасающимися телами или частицами тел с различной температурой. Учение о теплопроводности однородных и изотропных тел опирается на весьма прочный теоретический фундамент. Оно основано на простых количественных законах и располагает хорошо разработанным математическим аппаратом.

Теплопроводность представляет собой молекулярный процесс передачи теплоты. При определении переноса теплоты теплопроводностью в реальных телах встречаются известные трудности, которые на практике до сих пор удовлетворительно не решены. Эти трудности состоят в том, что тепловые процессы развиваются в неоднородной среде, свойства которой зависят от температуры и изменяются по объему; кроме того, трудности возникают с увеличением сложности конфигурации системы.

Уравнение теплопроводности имеет вид:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Оно выражает тот факт, что изменения теплосодержания определенной массы вещества, заключенного в единице объема, определяются различием между притоком и вытеканием энергии (дивергенцией плотности теплового потока j) при условии, что внутренних источников энергии нет.

Тепловой поток пропорционален градиенту температуры и направлен в сторону ее падения; x — коэффициент теплопроводности. При разработке методов исследования композиционных материалов весьма трудно и, по-видимому, не имеет смысла (в тех случаях, когда это можно практически реализовать) полностью учитывать структуру композита.

В связи с этим возникла необходимость связать механику композитных материалов с механизмами элементов конструкций, развивающимися обычно в рамках континуальных процессов. Эта задача решается в процессе создания теории определения приведенных свойств композитных материалов различных структур (слоистые, волокнистые и др.) при описании их поведения в рамках континуальных представлений. Совершается переход от кусочнооднородной среды к однофазной.

Рассмотрим двухфазный композитный материал, представляющий собой матрицу, в которой случайным образом распределены включения второй фазы — армирующий элемент, имеющий приблизительно равноосную форму. Количество включений достаточно велико на участке изменения температуры.

Пусть некая характеристика матрицы — А1, а включений — А2. Тогда можно представить композит как новый материал с промежуточными характеристиками между характеристиками матрицы и включений.

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Подстановка (2) в (1) дает:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Имеем операторы:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

После преобразования Фурье получаем:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Уравнение для функции Грина:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Функция Грина G0 описывает однородный материал со средними характеристиками, определяемыми по правилу смесей (2), а оператор W (k, k') можно назвать оператором возмущения, поскольку он определяет форму и расположение неоднородностей.

Решим уравнение итерациями:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Вычислим сначала W2 (k, k2):

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Теперь определим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Теперь необходимо вычислить:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Таким образом,

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Подставляем в (6) равенство (8):

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Подставляем (5) в (9):

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Ограничимся первым приближением:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Рассмотрим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Ограничимся вторым приближением:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Из (12) найдем:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Подставляя (18) с учетом (16) в (10), получим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Теперь подставляем (19) с учетом (16) в (13), получим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Коэффициентами при Контрольная работа по процессам и аппаратам , из-за малости произведения пренебрегаем, а коэффициенты без Контрольная работа по процессам и аппаратам обращаются в 0 из-за (14):

Контрольная работа по процессам и аппаратам

подставляя (17), найдем:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Подставляя (18) в (11) с учетом (16), получим:

Теперь подставляем (21) с учетом (16) в (13), получим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Коэффициентами при Контрольная работа по процессам и аппаратам, из-за малости произведения пренебрегаем, а коэффициенты без Контрольная работа по процессам и аппаратам обращаются в 0 из-за (15):

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Ограничимся третьим приближением:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Подставляя (18) с учетом (23) в (10), получим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Теперь подставляем (24) с учетом (23) в (13), получим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Коэффициентами приКонтрольная работа по процессам и аппаратам , из-за малости произведения пренебрегаем, а коэффициенты без обращаются в 0 из-за (14), а с Контрольная работа по процессам и аппаратам — из-за (18):

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Подставляя (18) в (11) с учетом (23), получим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Теперь подставляем (26) с учетом (23) в (13), получим:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Коэффициентами приКонтрольная работа по процессам и аппаратам , из-за малости произведения пренебрегаем, а коэффициенты безКонтрольная работа по процессам и аппаратам обращаются в 0 из-за (15), а с Контрольная работа по процессам и аппаратам— изза (22):

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Анализ с1, с2, с3 и x0, x1, x2 показывает, что c0, c2 и x0, x2 — действительные коэффициенты, а c1, x1 — мнимые.

 

Возможно вам пригодятся эти страницы:

Контрольная работа по устройству компьютера заказать
Контрольная работа по менеджменту
Контрольная работа по рынку ценных бумаг заказать
Контрольная работа по рекламе и PR заказать

 

Физический смысл увеличения коэффициента теплоотдачи с увеличением скорости жидкости (газа).

Рассмотрим процесс теплоотдачи от потока теплоносителя к продольно омываемой им пластине. Скорость и температура набегающего потока постоянны и равны wж и tж (рис. 2.1).

Частицы жидкости, непосредственно соприкасающиеся с поверхностью, адсорбируются («прилипают») к ней. Соприкасаясь с неподвижным слоем, тормозятся и более удаленные от поверхности слои жидкости. Зона потока, в которой наблюдается уменьшение скорости (w<wж), вызванное вязким взаимодействием жидкости с поверхностью, называется гидродинамическим пограничным слоем. За пределами пограничного слоя течет невозмущенный поток. Четкой границы между ними нет, так как скорость w по мере удаления от поверхности постепенно (асимптотически) возрастает до wж.

Практически за толщину гидродинамического пограничного слоя условно принимают расстояние от поверхности до точки, в которой скорость w отличается от скорости невозмущенного потока wж, незначительно (обычно на 1 %).

Контрольная работа по процессам и аппаратам

На начальном участке (при малых значениях х) гидродинамический слой очень тонок (в лобовой точке с координатой х=0 толщина равна нулю) и течение в нем ламинарное — струйки жидкости движутся параллельно, не перемешиваясь. При удалении от лобовой точки толщина пограничного слоя растет. На некотором расстоянии х = хkp ламинарное течение становится неустойчивым. В пограничном слое появляются вихри (турбулентные пульсации скорости). Постепенно турбулентный режим течения распространяется почти на всю толщину гидродинамического пограничного слоя. Лишь около самой поверхности пластины в турбулентном пограничном слое сохраняется тонкий ламинарный, или вязкий, подслой, где скорость невелика и силы вязкости гасят турбулентные вихри.

Аналогичным образом осуществляется и тепловое взаимодействие потока с пластиной. Частицы жидкости, «прилипшие» к поверхности, имеют температуру, равную температуре поверхности tс. Соприкасающиеся с этими частицами движущиеся слои жидкости охлаждаются, отдавая им свою теплоту. От соприкосновения с этими слоями охлаждаются следующие более удаленные от поверхности слои потока — так формируется т е п л о в о й п о г р а н и ч н ы й слой, в пределах которого температура меняется от tc на поверхности до tж в невозмущенном потоке.

По аналогии с гидродинамическим пограничным слоем толщина теплового пограничного слоя δт принимается равной расстоянию от поверхности до точки, в которой избыточная температура жидкости V=t—lc отличается от избыточной температуры невозмущенного потока Vж=tж—lc на малую величину (обычно на 1 %).

С удалением от лобовой точки количество охлаждающейся у пластины жидкости увеличивается, и толщина теплового пограничного слоя возрастает аналогично возрастанию δт. В общем случае толщины теплового и гидродинамического слоев не равны, но часто достаточно близки друг к другу, особенно в газах.

При ламинарном течении тепловой поток от охлаждающейся в пограничном слое жидкости переносится к поверхности пластины только за счет теплопроводности. При этом плотность теплового потока по толщине пограничного слоя неодинакова: на внешней границе q=0, ибо дальше жидкость не охлаждается; по мере приближения к поверхности значение q возрастает.

Для качественного анализа можно предположить, что плотность теплового потока q по всей толщине пограничного слоя такая же, как и у поверхности. Это условие соответствует задаче о переносе теплоты теплопроводностью через плоскую стенку (пограничный слой толщиной δт с температурами tc и tж на поверхностях). С увеличением толщины теплового пограничного слоя при ламинарном течении жидкости у поверхности пластины интенсивность теплоотдачи уменьшается.

В переходной зоне общая толщина пограничного слоя продолжает возрастать, однако значение α при этом увеличивается, потому что толщина ламинарного подслоя убывает, а в образующемся турбулентном слое тепло переносится не только теплопроводностью, но и конвекцией вместе с перемещающейся массой, т. е. более интенсивно. В результате суммарное термическое сопротивление теплоотдачи убывает. После стабилизации толщины ламинарного подслоя в зоне развитого турбулентного режима коэффициент теплоотдачи вновь начинает убывать из-за возрастания общей толщины пограничного слоя.

При течении жидкости в трубе толщина пограничного слоя вначале растет симметрично по всему периметру, как на пластине (рис. 4.4а), до тех пор, пока слои с противоположных стенок не сольются на оси трубы. Дальше движение стабилизируется и фактически гидродинамический (аналогично и тепловой) пограничный слой заполняет все сечение трубы. В зависимости от конкретных условий пограничный слой на начальном участке может успеть перейти в турбулентный, а может и не успеть. Соответственно стабилизированный режим течения в трубе будет либо турбулентным с ламинарным подслоем около стенки, либо ламинарным по всему сечению.

В связи с особенностями течения жидкости в трубе изменяется и само понятие коэффициента теплоотдачи. Для пластины коэффициент а рассчитывался как отношение плотности теплового потока q к разности температур внешнего невозмущенного потока и поверхности (или наоборот при tс>tж). В трубе пограничный слой занимает все сечение и невозмущенного потока нет, поэтому под коэффициентом теплоотдачи понимают отношение плотности теплового потока q к разности температуры стенки и среднемассовой температуры жидкости, протекающей через данное сечение трубы. Экспериментально среднемассовая температура жидкости определяется измерением ее температуры после хорошего перемешивания.

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Локальный коэффициент теплоотдачи от трубы к текущей в ней жидкости изменяется лишь на начальном участке (рис. 4.4б), а на участке стабилизированного течения αст = const, поскольку толщина пограничного слоя (δт=r) постоянна. С увеличением скорости течения теплоносителя в трубе αст возрастает из-за уменьшения толщины ламинарного подслоя, а с увеличением диаметра трубы уменьшается, поскольку растет толщина всего пограничного слоя δт=r.

Критерии подобия при подсчете величин коэффициентов теплоотдачи

При подсчете величин коэффициентов теплоотдачи применяются основные критерии подобия:

Критерий Прандтля:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Критерий Рейнольдса:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Критерий Галилея:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Критерий Грасгофа:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Критерий Пекле:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости (воды или какой-либо другой жидкости)

Опыт показывает, что характер протекания этого процесса и его интенсивность зависят от разности температур поверхности стенки, отдающей тепло tст., и образующегося при кипении пара tнас.. Эта разность температур Δt= tст. tнас. будет тем больше, чем больше удельная тепловая нагрузка поверхности нагрева

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Природа энергии излучения. Коэффициент поглощения, отражения, пропускания

Возникновение потока лучей в результате превращения тепловой энергии в лучистую называется и з л у ч е н и е м или л у ч е и с п у с к а н и е м , а обратный переход лучистой энергии в тепловую называют п о г л о щ е н и е м л у ч е й . По своей физической сущности тепловое излучение аналогично излучению света: как то, так и другое представляют собой один вид энергии — лучистой и следуют одним и тем же законам отражения, преломления и поглощения. Они отличаются лишь длиной волны: длина волны видимых (световых) лучей равна 0,4—0,8 μ, а тепловых (инфракрасных) 0,8—40 μ.

Часть энергии излучения Епад, падающей на тело, поглощается (ЕА), часть отражается (ER) и часть проникает сквозь него (ED). Таким образом,

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Это уравнение теплового баланса можно записать в безразмерной форме:

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Величина А =ЕАпад называется коэффициентом поглощения, R=ER/Eпад — коэффициентом отражения, D=ED/E — коэффициентом пропускания.

Теплообменные аппараты Кожухотрубчатые теплообменники могут использоваться в качестве

На рис изображон кожухотрубчатый двухходовой по трубному пространству пространству горизонтальный хол предназначенный для теплообмена между теплоносителями без изменения их агрегатного состояния .В соответствии с ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 1512279 Кожухотрубчатые холодильники могут быть двух типов Н-с неподвижными трубными решотками и К с линзовым компенсатором неодинаковых температурных удлинений кожуха и труб .Наибольшая допускаемая разность температур кожуха и труб для холодильников типа и шестиходовыми по трубному пространству . Трубы могут быть изготовлены из углеродестой или -79-также из латуни.

Кожух распределительные камеры и крышки изготовляют из углеродистой или нержавеющей стали. а также параметры конструкции необходимые для уточненного определения Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации акже для подогрева жидкостей и газов за счет тепла конденсации пара. Они могут быть с неподвижной вертикальные или горизонталные.

В соответствии с ГОСТ 15121-79 конденсаторы могут быть двухетырехи шестиходовыми по трубному пространству. От холодильников они отличаются большим диаметром штуцера для подвода пара в межтрубное пространство. В кожухотрубчатых испарителях в трубном пространстве кипит 25· 2мм.Они могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе . Основные параметры кожухотрубчатых конденсаторов и испарителей в соответствии с ГОСТ 15118-79, 15119-79 и 15121-79 .

Применение кожухотрубчатых теплообменников с температурным компенсатором на кожухе (линзовый компенсатор) ограничено предельно допустимым давлением в кожухе, равным 1,6 МПа. При большем давлением в кожухе (от 1,6 до 8,0 МПа) следует применять теплообменники с плавающей головкой или с U-образными трубами. На рис. изображен кожухотрубчатый холодильник с плавающей головкой, предназначенный для охлождения (нагревания) жидких или газообразных сред без изменения их агрегатного состояния.

Не закрепленная на кожухе вторая трубная решетка вместе с внутренней крышкой, отделяющей трубное пространство от межтрубного, образуют так называемую плавающую головку. Такая конструкция исключает температурные напряжения в кожухе и трубах. Эти теплообменники нормализованные с соответствии с ГОСТ 14246-79 , могут быть двух или четырехходовыми, горизонтальными, длиной 3, 6 и 9 м или вертикальными 3м. Поверхности теплопередачи и основные параметры сведены в таблицы.

Кожухотрубчатые конденсаторы с плавающей головкой (ГОСТ 14247-79) отличаются от аналогичных холодильников большим диаметром штуцера для подвода пара в межтрубное пространство. Допустимое давление охлаждающей среды в трубах до 1,0 МПа, в межтрубном пространстве-от 1,0до 2,5МПа. Эти теплообменники могут быть двух и шестиходовыми по трубному пространству. Диаметр кожуха от 600 до 1400 мм, высота труб 6,0м. Поверхности теплопередачи и основные параметры их также представлены в табл. Теплообменники с U-образными трубами применяют для нагрева и охлаждения жидких или газообразных сред без изменения их агрегатного состояния. Они рассчитаны на давление до 6,4МПа, отличаются от холодильников с плавающей головкой менее сложной конструкцией (однотрубная решетка, нет внутренней крышки), однако могут быть лишь двухходовыми из труб только одного сортамента -:20 *2мм.

Поверхности теплообмена и основные параметры этих теплообменников в соответствии с ГОСТ 14245-79 приведены в таблицах. Кожухотрубчатые испарители с трубными пучками из U-образных труб или с плавающей головкой имеют паровое пространство над кипящей в кожухе жидкостью. В этих аппаратах, расположенных всегда горизонтально, горячий теплоноситель (в качестве которого могут использоваться газы, жидкости или пар) движется по трубам.

Согласно ГОСТ 14248-79, кожухотрубчатые испарители могут быть с коническим днищем диаметром от 800 до 1600 мм и с эллиптическим днищем диаметром от 2400 до 2800мм. Последние могут иметь два или три трубных пучка. Допустимые давления в трубах составляют от 1,6 до 4,0 МПа, в кожухе – от 1,0 до 2,5 МПа при рабочих температурах от -30до 450С, т.е. выше, чем для испарителей с линзовым компенсатором. Испарители с паровым пространством изготовляют лишь двухходовыми, только из труб длиной 6,0 м, диаметром 25*2мм. Поверхности теплообмена и основные параметры испарителей с паровым пространством в соответствии с ГОСТ14248-79.

Расчеты кожухотрубчатых холодильников

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для охлаждения кубового остатка ректификационной колонны в количестве G1=6,0 кг/с от t=102,5 0С до t1r=30 0C. Кубовый остаток – коррозионноактивная органическая жидкость, которая при средней температуре t1=0,5(t +t) = 660 имеет следующие физико-химические характеристики : р=986 кг\м3 ; Контрольная работа по процессам и аппаратам=0,662 Вт\(м*К); Контрольная работа по процессам и аппаратам=0,00054Па*с; с1=4190Дж\(кг*К); Контрольная работа по процессам и аппаратам 1=0,00048 К-1. Охлаждение осуществить водой с t=20 0С и t= 40 0С.

Расчет теплообменников проводится последовательно в соответствии с общей блок-схемой.

1)Определение тепловой нагрузки

Q=6,0*4190(102,5-30)=1820000 Вт

2)Расход воды определяем из уравнения теплового баланса.

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Где 4180Дж\(кг*К)-теплоемкость воды с2 при ее средней температуре t2=0.5(t+ t)=300. Остальные физические характеристики воды при этой температуре: р2 = 996 кг\м3; Контрольная работа по процессам и аппаратам = 0,618 Вт\(м*К); Контрольная работа по процессам и аппаратам = 0,000804 Па*с.

3)Среднелогарифмическая разность температур в теплообменнике

Контрольная работа по процессам и аппаратам

4) Ориентировачный выбор теплообменника.

Решение вопроса о том, какой из теплоносителей направить в трубное пространство, определяется его давлением, коррозионной активностью, способностью загрязнять поверхности теплообмена и др. Рассматриваемый пример относится к такому случаю, когда коррозионноактивную среду – кубовый остаток – целесообразно направить в трубное пространство, а охлаждающую воду – в межтрубное.

Примем ориентировочное значение Rе10р= 15000, соответствующее развитому турбулентному режиму течения в трубах. Очевидно такой режим возможен в теплообменниках, у которых число труб n, приходящейся на один ход по трубам диаметром dн= 20*2 мм, равно

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Минимальное ориентировочное значение коэффициента тепло передачи, соответствующее турбулентному течению теплоносителей, равно

Кор =800 Вт\(м2*Л). При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит

Контрольная работа по процессам и аппаратам

Как видно теплообменник с близкой поверхностью имеют диаметр кожуха 600-800 мм. При этом многоходовые аппараты с числом ходов z= 4 или 6 имеют соотношения n\z, близкие к 50.

В многоходовых теплообменниках средняя движущая сила несколько меньше, чем в одноходовых, в следствие возникновения смешанного взаимного направления движения теплоносителей. Соответствующую поправку для средней разности температур;

Контрольная работа по процессам и аппаратам

С учетом этих оценок ориентировочная поверхность составит

Контрольная работа по процессам и аппаратам