Назначения и краткая характеристика процесса теплопередачи

Введение

Эксплуатация действующих предприятий требует постоянно совершенствовать технологии ремонта и монтажа. Для этого производство должно быть оснащено новыми высокопроизводительными кадрами ремонтников.

Надежная и безопасная эксплуатация оборудования в пределах установленных параметров работы может быть обеспечена только при строгом выполнении определенных запланированных во время мероприятий по надзору и уходу за оборудованием, включая проверочные работы.

Совокупность этих организационно-технических мероприятий в химической промышленности представляет собой единичную систему именуемой системой планово-предупредительных ремонтов.

Рациональное и эффективное использование тепловой энергии является сегодня определяющим фактором в выборе стратегии технического и технологического перевооружения предприятий.

В промышленности происходит теплообмен между рабочими телами (теплоносителями) в специально сконструированных аппаратах, которые называются теплообменниками.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 2

1. Назначения и краткая характеристика процесса теплопередачи. 4

1.2. Описание схемы процесса. 7

2.Расчет площади теплопередающей поверхности рекуперативного теплообменника типа «труба в трубе». 8

2.1. Исходные данные. 8

2.2. Температура горячего теплоносителя на выходе из теплообменника 9

2.3. Скорость движения горячего теплоносителя W1 и холодногоW2 9

2.4. Значения критерия Рейнольдса. 9

2.5. Критерий Нуссельта. 9

2.6. Коэффициент теплоотдачи. 10

2.7. Коэффициент теплопередачи kl 10

2.8. Среднелогарифмические температурные напоры.. 10

2.9. Плотность теплового потока. 11

2.10. Длина трубы.. 11

2.11. Поверхность нагрева. 11

2.12. Анализ результатов. 11

Заключение. 12

Список литературы.. 12

Назначения и краткая характеристика процесса теплопередачи

Общие сведения о теплопередачи. Различают установившейся и неустановившейся процессы теплопередачи. При установившемся (стационарном) процессе температуры, в которой точке аппарата не изменяются во времени, тогда как при неустановившемся (нестационарном) процессе температуры изменяются во времени. Установившиеся процессы соответствуют непрерывной работе аппаратов с постоянным режимом; неустановившиеся процессы протекают в аппаратах периодического действия, а также при пуске и остановке аппаратов непрерывного действия и изменении режима их работы.

Передача тепла от одного тела к другому может происходить посредством теплопроводности, конвекции и лучеиспускания.

Существуют два основных способа проведения тепловых процессов: путем непосредственного соприкосновения теплоносителей и передачей тепла через стенку, разделяющую теплоносители.

При передаче тепла непосредственным соприкосновением теплоносители обычно смешиваются друг с другом, что не всегда допустимо; поэтому данный способ применяется сравнительно редко, хотя он значительно проще в аппаратурном оформлении.

При передаче тепла через стенку теплоносители не смешиваются, и каждый из них движется по отдельному каналу; поверхность стенки, разделяющей теплоносители, используется для передачи тепла и называется поверхностью теплообмена.

Передача тепла теплопроводностью осуществляется путем переноса тепла при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела. При этом энергия передается от одной частицы к другой в результате колебательного движения частиц, без их перемещения друг относительно друга.

Передача тепла конвекцией происходит только в жидкостях и газах путем перемещения их частиц. Перемещение частиц обусловлено движением всей массы жидкости или газа (вынужденная или принудительная конвекция), либо разностью плотностей жидкости в разных точках объема, вызываемой неравномерным распределением температуры в массе жидкости или газа (свободная, или естественная, конвекция). Конвекция всегда сопровождается передачей тепла посредствам теплопроводности.

Передача тепла лучеиспусканием происходит путем переноса энергии в виде электромагнитных волн. В этом случае тепловая энергия превращается в лучистую энергию (излучение), которая проходит через пространство и затем снова превращается в тепловую при поглощении энергии другим - теплом (поглощение).

При тепловых процессах тепло передается от одного вещества к другому. Для самопроизвольного переноса тепла одно из этих веществ должно быть более нагрето, чем другое. В ещества, участвующие в процессе перехода тепла (теплообмен), называются теплоносителями. Вещество с более высокой температурой, которое в процессе теплообмена отдает тепло, называется горячим теплоносителем, а вещество с более низкой температурой, воспринимающее тепло, - холодным теплоносителем.

Эти виды передачи тепла редко встречаются в чистом виде; обычно они сопутствуют друг другу (сложный теплообмен). Так, при передаче тепла через стенку перенос тепла от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю осуществляется конвекцией, а через стенку - путем теплопроводности.

Потеря тепла с нагретой поверхности в окружающую среду происходит путем конвекции и лучеиспускания.

Эксплуатация теплообменных аппаратов заключается в регулировании температуры и очистки от загрязнений.

Регулирование производится с целью поддержания необходимого температурного режима и осуществляется при изменение количества подаваемого агента подогревающего или охлаждающего. Так в подогревателях поддерживают постоянную конечную температуру холодного теплоносителя регулированием подачи нагревающего агента.

Если нагревающим агентом служит водяной пар, то, прикрывая паровой вентиль и уменьшая этим подачу пара, мы отнимаем от каждого килограмма пара большое количество тепла, т.е. заставляем конденсат переохлаждаться. Понижение температуры выхода конденсата приводит к уменьшению среднего температурного напора в зоне переохлаждения и, следовательно, к уменьшению количества тепла, сообщаемого холодному теплоносителю, вследствие чего его конечная температура понижается. Для повышения конечной температуры холодного теплоносителя необходимо увеличить открытия парового вентиля; тогда температу ра выхода конденсата будет возрастать. Повышение конечной температуры холодного теплоносителя и температуры выхода конденсата происходит до тех пор, пока не станет равной температуре насыщения пара, дальнейшее открывания второго вентиля бесполезно, так как, несмотря на увеличение, подает температурный напор останется без изменения и количество тепла сообщаемого холодному теплоносителю, не будет увеличиваться.

В холодильниках. конечную температуру горячего теплоносителя поддерживают регулированием подачи воды (или другого охлаждающего агента): а средний температурный напор увеличивается, что вызовет повышение количества тепла, отнимаемого от горячего теплоносителя, и понижение его конечной температуры.

Если количество обоих теплоносителей являются, определенным (например, в собственно теплообменниках), то регулирование температуры производится пропусканием части одного 'из теплоносителей по обводной линии (минуя теплообменники).

Очистка теплообменных аппаратов. При использовании теплоносителей, выделяющих осадки и оказывающих коррозионное действие на аппаратуру, поверхность теплообмена покрывается слоем загрязнений, обладающих низкой теплопроводностью, что снижает коэффициент теплопередачи. Очистку аппаратов от загрязнений производят периодически. Продолжительность работы между очистками зависит от допускаемой степени загрязнение и от скорости загрязнения поверхности теплообмена и может колебаться от нескольких дней до нескольких месяцев (и более).

Очистка аппаратов производится либо вручную, либо механическими или химическими способами.

Описание схемы процесса

При истечении жидкостей в теплообменнике температура их изменяется: горячая жидкость охлаждается, а холодная нагревается. Характер изменения температуры жидкости, движущейся вдоль поверхности нагрева, зависит от схемы ее движения. В теплообменных аппаратах применяют в основном три схемы движения жидкостей:

прямоточная, когда горячая и холодная жидкости протекают параллельно;

противоточна я, когда горячая и холодная жидкости протекают в противоположном друг другу направлении;

перекрестная, когда жидкости протекают в перекрестном направлении.

Схема подогревателя ПВМР: 1 – камера распределительная; 2 – корпус; 3 трубная система; 4 – малая водяная камера; 5 – съемная часть корпуса; А – отвод сетевой воды; Б – подвод сетевой воды; В – подвод греющей воды; Г – отвод греющей воды.

2.Расчет площади теплопередающей поверхности рекуперативного теплообменника типа «труба в трубе»

Исходные данные

Горячий теплоноситель движется по внутренней трубе; его температура на входе равна T1 , а расход составляетG1, кг/с. Холодный теплоноситель движется по кольцевому каналу между трубами и нагревается от температурыT2 доT2 ; его расход составляетG2, кг/с.

Исходные данные для расчета: материал труб сталь. Горячий и холодный теплоносители – вода.

Данные для расчета теплообменника