Теплообменные процессы

Порядок расчета центрифуги

· Выбирается центрифуга по каталогу. При выборе отстойной центрифуги следует добиваться соответствия фактора разделения

· со способностью данной суспензии разделяться. Для фильтрующих центрифуг необходимо пользоваться законом фильтрации.

• Определяется время центрифугирования, выгрузки осадка и время полного цикла.
• Определяются производительность центрифуги, ее размеры и скорость вращения.
• Вычисляется мощность, расходуемая на пуск, вращение центрифуги и выгрузку осадка.
• Подбирается электродвигатель и привод.
• Производится поверочный расчет ротора, вала и подбор подшипников.
• Производится расчет съемного устройства.
• Производиться расчет и подбор вспомогательного оборудования (расходных емкостей, трубопроводов, насосов, теплообменных аппаратов, дозаторов, транспортных устройств и др.) в зависимости от технологических особенностей процесса.

Графическая часть включает: 1) технологическую схему установки центрифугирования; 2) чертеж основного аппарата (продольный разрез центрифуги, устройства для съема осадка, узлов подшипников и крепления барабана на валу).

Значение тепловых процессов в химической технологии обусловлено следующим:

а) химическая промышленность является одной из самых энергоемких отраслей народного хозяйства;

б) управление химическими процессами сводится к подводу или отводу тепла, поскольку большинство из них является эндо- или экзотермическими;

в) наиболее эффективный путь увеличения скорости процесса заключается в повышении температуры участвующих веществ.

Процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода теплоты (нагревание, охлаждение, испарение, конденсация и т.д.), называют тепловыми [1-5, 20, 31-39].

Для химического производства, прямо или косвенно, температура является одним из решающих технологических или экономических факторов:

– движущей силой химико-технологических процессов является «свободная» энергия реагирующих веществ, которая есть функция температуры, поэтому управление химическими машинами сводится, прежде всего, к сообщению или отводу тепла для создания в аппарате требуемого температурного режима;

– экономика любого производства заставляет задуматься над вопросами теплопереноса: в химической промышленности тепловая энергия составляет от 15 до 20% себестоимости продукта.

Поэтому с точки зрения рационального использования теплоэнергетических и сырьевых ресурсов значение тепловых процессов очень велико.

Задачи теплообмена весьма разнообразны. В зависимости от целей технологии происходят следующие тепловые процессы:

а) нагревание и охлаждение однофазных и многофазных сред;

б) конденсация паров химически однородных жидкостей и их смесей;

в) испарение воды в парогазовую среду (увлажнение воздуха, сушка материалов);

г) кипение жидкостей.

Особенностями тепловых процессов являются:

· широкий диапазон температур теплопереноса (от температур, близких к абсолютному нулю, до несколько тысяч выше нуля);

· теплоперенос, осуществляющийся в агрессивных средах и при высоких давлениях, что предъявляет особые требования к аппаратурному оформлению этих процессов.

Поскольку в технике непосредственный контакт теплоносителей с другими теплоносителями в большинстве случаев недопустим, то теплопередачу осуществляют в различных теплообменниках, где твердая стенка разделяет рабочие среды. Твердая стенка служит поверхностью нагрева и конструктивно выполняется в виде труб, рубашек и т.д.

При проектировании и конструировании теплообменных аппаратов необходимо учитывать многочисленные факторы, влияющие на процесс теплопередачи, и противоречивые требования, предъявляемые к теплообменным аппаратам:

1) соблюдение условий протекания технологического процесса;

2) возможно более высокий коэффициент теплопередачи;

3) низкие гидравлические сопротивления;

4) устойчивость теплообменных поверхностей к действию коррозии;

5) доступность поверхности теплопередачи для очистки;

6) технологичность конструкции с точки зрения ее изготовления и обслуживания;

7) экономическое использование материалов.

Вещества, которые участвуют в теплопередаче, называются теплоносителями. При выборе теплоносителя необходимо учитывать следующие требования:

· теплоноситель должен обеспечивать высокую интенсивность теплопередачи;

· теплофизические характеристики теплоносителя должны иметь достаточно высокие значения (теплоемкость, теплопроводность, теплота парообразования, и теплоотдачи);

· теплоноситель должен обладать высокими значениями плотности и низкой вязкостью;

· теплоноситель должен быть не токсичным, не ядовитым, пожаро-взрывобезопасным, дешевым и доступным, термически устойчивым и не обладать корродирующим действием.

Выбор теплоносителя для каждого конкретного случая индивидуален и определяется, прежде всего, величиной температуры нагревания и необходимостью ее регулирования.

В химической промышленности зачастую необходимо получать более концентрированные растворы веществ. Одним из способов концентрирования вещества является процесс выпаривания, который подразумевает под собой процесс концентрирования нелетучих или малолетучих веществ путем удаления летучего растворителя в виде пара при температуре кипения.

Выпаривание может проводиться:

- под атмосферным давлением;

- вакуумом;

- избыточным давлением.

Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и возможностью использования тепла вторичного пара.

Наибольшее распространение в промышленности получили три вида выпаривания:

1) простое однокорпусное выпаривание;

2) многократное или многокорпусное выпаривание. Это выпарные установки, состоящие из нескольких выпарных аппаратов, или корпусов, в которых вторичный пар каждого предыдущего корпуса направляется в качестве греющего в последующий корпус;

3) выпаривание с тепловым насосом. Применение теплового насоса позволяет сэкономить первичный пар.

Два последних способа наиболее энергетически выгодны.

Цель выполнения технологических расчетов (тепловых), как теплообменных, так и выпарных аппаратов сводится к определению теплопередающей поверхности путем совместного решения уравнений теплопередачи и теплового баланса при заданных расходах теплоносителей и температурных условиях. Особенностью расчета выпарных установок является то, что необходимо дополнительно определить: количество воды, выпариваемой в каждом корпусе, расход греющего пара, распределение полезной разности температур между корпусами.

Дата добавления: 2015-06-28