Otvety_yavlenia1

где — теплота сгорания топлива; — физическая теплота топлива; — физическая теплота воздуха; — теплота, переданная рабочему телу; — потеря теплоты с уходящими газами; — потери теплоты из-за химического

и механического недожога топлива; — потеря теплоты с излучением в окружающую среду.

Теплоносители, движущаяся среда, применяемая для передачи теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Теплоносители служат для охлаждения, сушки, термической обработки и т. п. процессов в системах теплоснабжения, отопления, вентиляции, в технологических тепловых и др. устройствах . Наиболее распространённые теплоносители: топочные (дымовые) газы, вода, водяной пар, жидкие металлы (калий, натрий, ртуть), фреоны, аэровзвеси сыпучих материалов и т. д. Теплоносители могут в процессе передачи теплоты изменять своё агрегатное состояние (кипящие жидкости, конденсирующиеся пары) или сохранять его неизменным (некипящие жидкости, перегретые пары, неконденсирующиеся газы).

18.Нагревание дымовыми газами. Печи. Тепловой баланс печи.

Для нагревания до температур выше 180° наиболее широко используют дымовые газы, образующиеся в топках печей (при сгорании топлива его химическая энергия превращается в тепло дымовых газов).

Устройство современных топок и печей подробно рассматривается в специальных руководствах по промышленным печам. Ниже приведены лишь краткие сведения по элементарным технологическим расчетам обогрева топочными газами.

Характеристика топлива. В промышленных печах применяют различное топливо: каменный уголь, горючие газы (генераторный, коксовый, доменный, природный и др.). торф, дрова, нефтяной мазут.

Для получения высоких температур низкосортные твердые топлива (бурый уголь, торф и др.) перед сжиганием перерабатывают.

Подсушка твердого топлива, превращение его в Пылевидноесостояние и Газификация в газогенераторах с последующей очисткой газа дает возможность сжигать топливо с малым избытком воздуха и получать дымовые газы с высокой температурой (до 1700—190)°).

Для этой же цели в промышленных печах, работающих на каменном угле, устраивают Полугазовые топки, в которых газификацию топлива производят непосредственно в топке, и получающийся газ (так называемый полугенераторный газ или полугаз) сжигают в камере печи при смешении с небольшим количеством воздуха.

аккумуляция тепла кладкой.

После расчёта отдельных статей баланса, их вносят в сводную таблицу. Затем определяют удельный расход условного топлива или электроэнергии, вычисляют

где К- коэффициент запаса, учитывающий форсированный режим работы печи, понижение напряжения в сети, ухудшение тепловой изоляции; для камерных печей

Следует отметить, что для электрических печей сопротивления, расчётную мощность следует увеличить на 25-50% , по этой увеличенной мощности и следует рассчитывать электронагреватели.

19. Нагревание электрическим током. Тепловой баланс электропечи.

Методы нагревания и типы нагревательных устройств. Нагревание электрическим током производят в электрических печах. В зависимости от способа превращения электрической энергии в тепловую различают электрические печи сопротивления, дуговые и индукционные.

В дуговых печах электрическая энергия превращается в тепло дуги, горящей в газообразной среде. Электрическая дуга дает возможность сосредоточить большую мощность в небольшом объеме и, следовательно, получить весьма высокую температуру.

20.Нагревание водяным паром. Острый и глухой водяной пар. Конденсатоотводчик.

Для нагревания применяется преимущественно насыщенный водяной пар при абсолютных давлениях до 10—12 ат. В процессе нагревания насыщенный пар конденсируется, выделяя при этом тепло, равное теплоте испарения жидкости.

Довольно широкому распространению способа нагревания водяным паром способствовали преимущества этого метода обогрева, а именно:

1)большое количество тепла, выделяющегося при конденсации единицы водяного пара (539—476 ккал на 1 кг конденсирующегося пара при абсолютных давлениях соответственно 1—12 ат);

2)равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре.

Нагревание «острым» паром. При нагревании «острым» паром водяной пар вводится непосредственно в нагреваемую жидкость; конденсируясь, он отдает тепло нагреваемой жидкости, а конденсат смешивается с жидкостью.

Для одновременного нагревания и перемешивания жидкости пар вводится через барботер — трубу с рядом небольших отверстий. Барботер располагают на дне резервуара в виде спирали (рис. 4.18)

Рис.4.18. Паровой барбатер:1 – резервуар; 2 – барбатер;3 – паропровод; 4 – запорный вентиль.

При обогреве «острым» паром происходит неизбежное разбавление нагреваемой жидкости конденсатом — водой. Обычно этот способ применяют для нагревания воды и водных растворов.

Нагревание «глухим» паром. Если нагреваемая жидкость взаимодействует с водой, контакт между ними недопустим или нельзя разбавлять нагреваемую жидкость, применяют нагревание «глухим» паром. В этом случае жидкость нагревается паром через разделяющую их стенку в аппаратах с рубашками, со змеевиками и т. д.

Греющий «глухой» пар целиком конденсируется и выводится из парового пространства нагревательного аппарата в виде конденсата. Температура конденсата может быть принята с достаточной точностью равной температуре насыщенного греющего пара.

Схема аппарата с рубашкой для нагревания глухим паром:

1 – нагревательный аппарат (рубашка);2 – отдувочный вентиль;3 – водоотводчик;4,5 – запорные вентили;6 – запорный вентиль;7 – обводная линия.

Конденсатоотводчик, устройство для автоматического отвода конденсата (см. Конденсация) из паропотребляющих аппаратов и паропроводов. Отвод конденсата без пропуска пара необходим для сокращения расхода пара и предотвращения

кипящего раствора в аппарате. Различают выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией раствора, пленочные и барботажные аппараты. Хорошая циркуляция раствора в аппарате способствует интенсификации теплообмена, в первую очередь со стороны кипящей жидкости. Как известно, увеличение скорости движения жидкости приводит к уменьшению толщины теплового пограничного слоя, снижению его термического сопротивления и повышению коэффициента теплоотдачи. Кроме того, циркуляция раствора предотвращает быстрое отложение на стенках кипятильных труб твердой фазы (накипи). Появляется возможность осуществлять выпаривание кристаллизующихся

-Змеевиковые выпарные аппараты (приложение 3). Обладает большой поверхностью нагрева в единице объема, компактны, неплохая интенсивность теплопередачи, очистка и ремонт змеевиков затруднены, выпаривание небольших количеств химически агрессивных веществ, со свободной циркуляцией раствора;

-Вертикальные аппараты с направленной естественной циркуляцией (приложение 4). Многократная естественная циркуляция, улучшенная теплоотдача к раствору, уменьшение скорости накипи на поверхности труб, компактный, удобны для ремонта и осмотра;

-Выпарной аппарат с подвесной нагревательной камерой (приложение 5). Интенсивность циркуляции недостаточна для эффективного выпаривания высоковязких и кристаллизующихся растворов, частые остановки работы аппарата для очистки, большое поперечное сечение циркуляционного канала благоприятно влияет на циркуляцию раствора;

-Выпарные аппараты с вынесенной зоной кипения (приложения 6 и 7). Большая стоимость эксплуатации, уменьшенное отложение накипи за счет не соприкосновения кипящего раствора с поверхностью теплообмена, используются для выпаривания кристаллизующихся растворов умеренной вязкости;

-Роторные прямоточные аппараты (приложение 8). Выпаривание нестойких к повышенным температурам вязких пастообразных растворов, интенсивный теплообмен при небольшом уносе жидкости вторичным паром, высокая стоимость эксплуатации;

-Выпарные аппараты с тепловым насосом. Используются когда невозможно многокорпусное выпаривание

22. Изменение температуры в выпарной установке. Общая и полезная разности температур. Температурные потери.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в

1.Материальный расчет

Производительность установки по выпариваемой воде:

W = Gк(хк/хн – 1)

Производительность установки по упаренному раствору:

Gн= Gк + W

2.ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ РАСТВОРА

Температура и давление греющего и вторичного пара

Ргп Рбк = Рат – Вбк

Вбк = 620 мм рт.ст Принимаем гидростатическую депрессию ``` = 1 С, тогда температура и давление вторичного пара:

tвп = tбк + ```

Оптимальная высота раствора в трубках:

hопт = Н[0,26+0,0014( – в)];

где Н – высота кипятильных трубок;– плотность растворав– плотность воды.

Давление и температура в среднем слое раствора:

Рср = Рвп + 0,5hопт g

Гидростатическая депрессия:

`` = tcp – tвп

Температурная депрессия:

где `ат = 8,2 С – температурная депрессия при атмосферном давлении r– теплота испарения при tcp

Температура кипения и полезная разность температур: tк = tвп+ ``+ `

tп = tгп – tк

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ АППАРАТА

Q = W(Iвп – свtк)(1+m),

где tн – начальная температура раствора, сн– теплоемкость начального раствора , Iвп– энтальпия вторичного пара

св– теплоемкость воды

где 1 и 2 - коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке и от стенки к раствору;

( / ) – тепловое сопротивление стенки.

где ст– толщина стенки трубки;ст– теплопроводность нержавеющей стали;

r1 = r2– тепловое сопротивление загрязнений стенок

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке трубки:

31 21 r

1 2,04 4 1 t1 H ,

где 1– вязкость конденсата1– теплопроводность конденсата;1– плотность конденсата;

t1 – разность температуры конденсации пара и температуры стенки со стороны пара

Н– высота нагревательных трубок.

Для установившегося процесса теплопередачи справедливо уравнение для удельного теплового потока:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору:

2 = Aq0,6

где 1– теплопроводность растворап– плотность вторичного пара ;

0 – плотность пара при атмосферном давлении;1– поверхностное натяжение раствора ;

c1– теплоемкость раствора ;1 – вязкость раствора .

2 = A( 1 t1)0,6

Проверяем равенство удельных тепловых потоков: q1 = 1 t1

q2 = 2 t2

q1 q2 тогда

tст = 1 t1 ( cт/ ст)

t2 = tп – t1 – tст

2 = A( 1 t1)0,6

Проверяем равенство удельных тепловых потоков: q1 = 1 t1