Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Класификация современных теплообменных аппаратов.





Ответы к экзамену: Технологические машины и оборудование общего назначения.

Класификация современных теплообменных аппаратов.

По основному назначению различают собственно теплообменники и реакторы. В теплообменниках передача тепла является основным процессом. В реакторах тепловой процесс является вспомогательным, при помощи которого совершаются основные физико-химические процессы.

По способу передачи тепла различают теплообменники смешения (или смесительные) и поверхностные. Во первых - теплообмен между рабочими средами происходит при их непосредственном смешивании, причем, чем интенсивнее смешивание, тем интенсивнее теплообмен. Во вторых теплообменниках (поверхностных) - теплообмен происходит между средами и поверхностями.

подогреватели, испарители, холодильники и конденсаторы.

По тепловому режиму различают теплообменники с установившимся (стационарным) процессом и неустановившимся (нестационарным) процессом.

В зависимости от вида рабочих сред различают теплообменники:

 

а) газовые (или газо-газовые) – при теплообмене между газовыми средами (воздухоподогреватели в котельных установках, где воздух, подаваемый в топку, подогревается за счет уходящих горячих дымовых газов);

 

б) парогазовые – между паром и газом (пароперегреватели в котельных установках, парогазовые воздухоподогреватели и прочие);

 

в) газо-жидкостные – между газом и жидкостью (экономайзеры в котельных установках);

 

г) парожидкостные – теплообмен между паром и жидкостью (пароводяные водоподогреватели);

 

д) жидкостные (или жидкостно-жидкостные) – при теплообмене между жидкостями (водоводяные подогреватели, охладители);

 

е) твердо-, газо-, паро-жидкостные – теплообмен между твердыми телами и различными средами.

Конструкция кожухотрубчатых теплообменников.

Предпочтительнее вертикальное расположение корпуса и всего теплообменника, так как в этом случае уменьшается площадь, занимаемая аппаратом, и более удобно расположение его в рабочем помещении.

Размещение труб в трубных решетках может быть осуществлено несколькими способами: по сторонам и вершинам правильных шестиугольников (шахматное), по сторонам и вершинам квадратов (коридорное), по концентрическим окружностям и по сторонам и вершинам шестиугольников со смещенной на угол β диагональю. Преимущественно трубы размещаются равномерно на всей площади решетки по сторонам и вершинам правильных шестиугольников. В аппаратах, предназначенных для работы на загрязненных жидкостях, часто принимают прямоугольное размещение труб для облегчения очистки межтрубного пространства.

Конструкция теплообменников труба в трубе.

Конструкция состоит из двух труб разного диаметра, расположенных одна внутри другой. Жидкость, которую требуется нагреть или охладить, находится в непосредственном контакте с теплоносителем. Теплообменные трубы располагают вдоль друг друга. Разница в их диаметре позволяет свободно перемещаться теплоносителю. Работает теплообменник по принципу обмена теплом между контактной жидкостью и теплоносителем.

Теплообменные агрегаты такого типа удобны в эксплуатации. Их используют в нефтяной, газовой, химической и пищевой промышленности. Обусловлено это надежностью устройства, герметичностью, удобством обслуживания. Промышленное отопление по вышеописанному типу является оптимальным для больших помещений.

Аппараты воздушного охлаждения.

Аппарат воздушного охлаждения предназначен для понижения температуры газов или различных жидкостей

По конструкции аппараты охлаждения разделяют на горизонтальные и вертикальные. Еще есть зигзагообразные модели.

Состоит она из электродвигателя и трубных секций. Дополнительно имеется привод для вентилятора.

Всего секций в аппарате предусмотрено 3. Диаметр колеса вентилятора находится в пределах 3 м. Мощность электродвигателя составляет 37 кВт. В некоторых моделях данный параметр равняется 30 кВт. Скорость вращения колеса вентилятора довольно большая. При мощности в 37 кВт совершается более 300 оборотов в минуту. Коэффициент оребрения труб равен 20. В одной секции может быть от 4 до 8 рядов труб. Как правило, они устанавливаются крышечного типа. Средняя длина трубы в секции составляет 4 м. В данных аппаратах применяются специальные биметаллические трубы.

Пластинчатые теплообменники.

Пластинчатые теплообменники (ПТО) служат для передачи тепла нагреваемой среде (жидкости) от источника тепла (жидкости или пара) при помощи пластин, которые могут изготавливаться из стали, гофрированного титана, меди или графита. Соединенные пластины образуют теплообменный пакет.

 

Конструкция теплообменника

Пластинчатый теплообменник состоит из двух плит (неподвижной и прижимной), патрубков с резьбовым, приварным или фланцевым соединением для введения и выведения жидкости, пакета герметично скрепленных пластин, верхней и нижней направляющей, резьбовых шпилек и стойки для крепления. Подобная конструкция позволяет эффективно производить тепловой обмен при небольших размерах данного пластинчатого аппарата.

Теплообменные пластины имеют одинаковую конструкцию и материал. Материал теплообменных пластин бывает, как относительно дешевым (нержавеющая сталь AISI316), так и дорогостоящим (титан, сложные тугоплавкие сплавы). Сложные сплавы выбираются для того, чтобы противостоять вредному воздействию теплообменной среды

Конструкция теплообменных пластин

Главная деталь в пластинчатом теплообменном оборудовании – пластины для передачи тепла. Их изготавливают холодной штамповкой из стойких к окислению материалов. Толщина теплопередающей пластины составляет от 0,4 до 1 мм. В каждой пластине имеется четыре отверстия для жидкости:два отверстия для горячей жидкости (подведение и отвод);два отверстия для улучшения точного прилегания пластин. В них установлены уплотнители меньшего размера, чтобы изолировать среды с разными температурами.Протекание жидкости в пластинчатом теплообменники выполнено так, чтобы происходило завихрение течений. Все это способствует более интенсивному теплообмену с относительно малым сопротивлением протекания жидкости. А при небольшом сопротивлении потоку менее интенсивно накипают отложения на стенки аппарата.

Преимущества и недостатки термосифонных ребойлеров.

Тéрмосифóн — теплообменный элемент, устанавливающиеся в топках некоторых паровозов. Конструктивно термосифон является циркулярной трубой с сильно развитой (в 3—5 раз) поверхностью нагрева. Был изобретён американским инженером Джоном Никольсоном (John L. Nicholson) и получил широкое распространение на мощных американских паровозах. Вовсю рекламировался американскими заводами, как лучшее средство по повышению теплоэффективности парового котла, однако, из-за ряда своих недостатков он так и не получил распространения в остальных странах мира.

Основные типы трубчатых печей нефтегазопереработки.

КОНВЕКТИВНЫЕ ПЕЧИ

Конвективные печи — это один из старейших типов печей. Практически в настоящее время эти печи не применяются, так как по сравнению с печами радиационными или радиационно-конвективными они требуют больше затрат как на их строительство, так и во время эксплуатации. Исключение составляют только специальные случаи, когда необходимо нагревать чувствительные к температуре вещества сравнительно холодными дымовыми газами. Печь состоит из двух основных частей — камеры сгорания и трубчатого пространства, которые отделены друг от друга стеной, так что трубы не подвергаются прямому воздействию пламени и большая часть тепла передается нагреваемому веществу путем конвекции. Чтобы предотвратить прожог первых рядов труб, куда поступают сильно нагретые дымовые газы из камеры сгорания, и чтобы коэффициент теплоотдачи удерживался в пределах, приемлемых u1087 по технико-экономическим соображениям, при сжигании используется значительный избыток воздуха или 1,5…4-кратная рециркуляция остывших дымовых газов, отводимых из трубчатого пространства и нагнетаемых воздуходувкой снова в камеру сгорания. Одна из конструкций конвективной печи показана на рис. 2.72.Дымовые газы проходят через трубчатое пространство сверху вниз. По мере падения температуры газов соответственно равномерно уменьшается поперечное сечение трубчатого пространства, при этом сохраняется постоянная объемная скорость продуктов сгорания.

РАДИАЦИОННЫЕ ПЕЧИ

В радиационной печи все трубы, через которые проходит нагреваемое вещество, помещены на стенах камеры сгорания. Поэтому у радиационных печей камера сгорания значительно больше, чем у конвективных. Все трубы подвергаются прямому воздействию газообразной среды, которая имеет высокую температуру. Этим достигается: а) уменьшение общей площади теплоотдачи печи, так как количество тепла, отданного единице площади труб, путем радиации при одинаковой температуре среды (особенно при высоких температурах этой среды), значительно больше, чем количество тепла, которое можно передать путем конвекции;

б) хорошая сохранность футеровки за трубчатыми змеевиками, благодаря тому что снижается ее температура, во-первых, за счет прямого закрытия части ее трубами, во-вторых, за счет отдачи тепла излучением футеровкой более холодным трубам. Обычно нецелесообразно закрывать все стены и свод трубами, так как этим ограничивается теплоизлучение открытых поверхностей, а в результате уменьшается общее количество тепла, отдаваемого единицей площади труб. Например, у современных типов кубовых печей отношение эффективной открытой поверхности к общей внутренней поверхности печи колеблется в пределах 0,2…0,5.Чисто радиационные печи из-за простоты конструкции и большой тепловой нагрузки труб имеют самые низкие капитальные u1079 затраты на единицу переданного тепла. Однако они не дают возможности использовать тепло продуктов сгорания, как это имеет место y радиационно-конвективных печей. Поэтому радиационные печи работают с меньшей

тепловой эффективностью. Радиационные печи применяются при нагреве веществ до низких температур (приблизительно до 300 °С), при небольшом их количестве, при необходимости использования малоценных дешевых топлив и в тех случаях, когда особое значение придается низким затратам на сооружение печи.

Охлаждение воздухом

Воздух в качестве охлаждающего агента, как и воду, широко используют в химической технологии. По сравнению с водой воздух более доступен и, несмотря на то, что он обладает значительно меньшими значениями коэффициентов теплоотдачи и объемной теплоемкости (малые теплоемкость, теплопроводность и плотность) (это, в свою очередь, определяет значительно большие потребные поверхности теплообмена и расход теплоносителя), в современной технологии наблюдается тенденция к замене воды как охлаждающего агента воздухом. Помимо этого воздух не загрязняет поверхность теплоотдачи отложениями, не корродирует теплообменную аппаратуру, что положительно сказывается на увеличении срока службы воздушных холодильников.

Наиболее широко воздух в качестве охлаждающего агента используют в смесительных теплообменниках-градирнях, являющихся основным элементом оборудования водооборотного цикла.

Холодильные машины

Для охлаждения до температур ниже 0°С применяют хладоагенты, получаемые в холодильных установках. Методы охлаждения и ассортимент хладоагентов определяются интервалом температур. По этому признаку различают

-умеренное охлаждение (от комнатной температуры до - 100°С)

-глубокое охлаждение (ниже-100°С).

Умеренное охлаждение основано на испарении жидкостей с низкими температурами кипения. При обычных условиях они находятся в газообразном состоянии. К числу наиболее распространенных хладоагентов относятся аммиак и фреоны - фторхлорзамещенные производные метана и этана.

Промежуточные хладоагенты применяются для охлаждения до не очень низких температур (до-40°С) и обеспечивают возможность одновременного охлаждения в нескольких аппаратах. В качестве промежуточных хладоагентов используют водные растворы хлористого кальция или хлористого магния с низкой температурой кристаллизации.

Глубокое охлаждение основано на использовании эффекта Джоуля-Томсона. Он называется иногда дроссельным эффектом. Эффект Джоуля-Томсона заключается в понижении температуры газа при его адиабатическом расширении. В установках глубокого охлаждения рабочим телом чаще всего является воздух.

Холодильными машинами или термокомпрессорами называются машины, непрерывно поддерживающие температуры тел ниже температуры окружающей среды.

Холодильные машины подразделяются на воздушные (газовые), паровые, пароэжекторные, абсорбционные, а также машины, принцип действия которых основан на эффектах Пельтье и Ранка-Хильша.

В паровых (парокомпрессорных) холодильных установках рабочим телом являются пары веществ - аммиака, углекислоты, сернистого ангидрида, фреонов (фторпроизводных углеводородов), т.е. низкокипящие жидкости. Благодаря этому рабочий цикл можно расположить в двухфазной области состояния, в которой изобарные процессы подвода и отвода теплоты можно заменить на изотермические и тем самым уменьшить потери, связанные с необратимостью процессов.

Ввиду простоты конструкции, по сравнению с воздушными, высокой холодопроизводительности и большой надежности работы, эти установки получили самое широкое распространение в технике.

В пароэжекторных и абсорбционных холодильных установках для получения низких температур затрачивается не механическая работа, как в паровых или газовых, а теплота какого-либо рабочего тела с высокой температурой. В пароэжекторной установке для сжатия холодильного агента используется кинетическая энергия струи пара некоторого вещества. Эти установки отличаются невысоким холодильным эффектом и в промышленности применяются редко.

Более широкое распространение получили абсорбционные холодильные машины, в которых для получения низких температур используется как в пароэжекторных энергия в виде теплоты.

Абсорбционные холодильные установки существенно отличаются от всех других простотой конструкции. Для абсорбционной установки подбираются две жидкости, которые полностью растворяются друг в друге и имеют разные температуры кипения. Процесс поглощения всей массы одного тела другим называется абсорбцией. При этом легкокипящая жидкость используется как холодильный агент; а жидкость с более высокой температурой кипения - как абсорбент.

Работа такой установки состоит в следующем. В парогенераторе в результате подвода теплоты холодильный агент выпаривается из абсорбента в виде почти сухого насыщенного пара. Затем он поступает в конденсатор, где полностью конденсируется, отдавая теплоту парообразования охлаждающей воде. В дроссельном вентиле холодильный агент дросселируется, что сопровождается уменьшением давления и температуры и увеличением объема. При дальнейшем поступлении холодильного агента в теплообменник ему передается теплота от охлаждаемых тел. Затем холодильный агент поступает в абсорбер и вновь соединяется с абсорбентом. Полученная смесь вновь направляется насосом в парогенератор.

Термодинамически эти установки менее совершенны, чем паровые, однако они значительно проще по конструкции (ввиду отсутствия компрессора), дешевле, более надежны в работе и поэтому получили достаточно широкое распространение.

 

Подвод тепла.

Топочные газы получают, сжигая в топках печей твердое, жидкое или газообразное топливо. При этом тепло промежуточным теплоносителям передается, как правило, через стенки встроенных в печь труб за счет излучения, теплопроводности и конвекции (сложный теплообмен). Существенная доля тепла, передаваемого излучением, объясняется высокой температурой, достигаемой при горении (~1000 С). Температуру нагревания топочными газами можно регулировать за счет их частичной рециркуляции, возвращая в печь отработанные газы либо подводя дополнительное количество воздуха.

Подвод тепла электрическим током обеспечивает легкую регулировку температурного режима. Различают следующие способы подвода тепла электрическим током: за счет электрического сопротивления (прямого или косвенного), индукционный, высокочастотный и дуговой.

В случае электрического сопротивления прямого действия тепло выделяется при прохождении электрического тока через среду, помещенную в аппарат. При этом одним из электродов служит корпус аппарата, а другой находится в самой среде. Подвод теплоты за счет электрического сопротивления косвенного действия осуществляется при прохождении электрического тока через специальные нагревательные элементы, от которых тепло передается среде путем излучения, теплопроводности и конвекции.

При индукционном подводе тепла аппарат является сердечником соленоида, по которому пропускают переменный электрический ток. Переменное магнитное поле индуцирует в стенках аппарата индукционные токи, вызывающие нагрев аппарата.

Высокочастотный способ подвода тепла применим к диэлектрикам. Они помещаются в переменное электрическое поле высокой частоты, под действием которого молекулы поляризуются и поворачиваются с высокой частотой. В результате трения между молекулами выделяется теплота. Основным преимуществом данного способа является равномерный прогрев материала, так как выделение теплоты происходит во всем его объеме.

Электродуговой способ подвода тепла осуществляется за счет пламени дуги, возникающей между электродами. Причем одним из электродов может служить сам теплоноситель. Этот способ позволяет достичь высокой температуры (1500 – 3000 С), но сложен в регулировании.

 

 

 

 

Ответы к экзамену: Технологические машины и оборудование общего назначения.

Класификация современных теплообменных аппаратов.

По основному назначению различают собственно теплообменники и реакторы. В теплообменниках передача тепла является основным процессом. В реакторах тепловой процесс является вспомогательным, при помощи которого совершаются основные физико-химические процессы.

По способу передачи тепла различают теплообменники смешения (или смесительные) и поверхностные. Во первых - теплообмен между рабочими средами происходит при их непосредственном смешивании, причем, чем интенсивнее смешивание, тем интенсивнее теплообмен. Во вторых теплообменниках (поверхностных) - теплообмен происходит между средами и поверхностями.

подогреватели, испарители, холодильники и конденсаторы.

По тепловому режиму различают теплообменники с установившимся (стационарным) процессом и неустановившимся (нестационарным) процессом.

В зависимости от вида рабочих сред различают теплообменники:

 

а) газовые (или газо-газовые) – при теплообмене между газовыми средами (воздухоподогреватели в котельных установках, где воздух, подаваемый в топку, подогревается за счет уходящих горячих дымовых газов);

 

б) парогазовые – между паром и газом (пароперегреватели в котельных установках, парогазовые воздухоподогреватели и прочие);

 

в) газо-жидкостные – между газом и жидкостью (экономайзеры в котельных установках);

 

г) парожидкостные – теплообмен между паром и жидкостью (пароводяные водоподогреватели);

 

д) жидкостные (или жидкостно-жидкостные) – при теплообмене между жидкостями (водоводяные подогреватели, охладители);

 

е) твердо-, газо-, паро-жидкостные – теплообмен между твердыми телами и различными средами.







Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.