Вопрос № 1. Способы нагревания и охлаждения горючих веществ и материалов

Лекция № 1. Технологическое оборудование для проведения тепловых процессов пожаровзрывоопасных производств

Тема № 4. Оборудование для проведения тепловых, диффузионных и химических процессов пожаровзрывоопасных производств

Вопросы лекции:

1. Способы нагревания и охлаждения горючих веществ и материалов

2. Характеристика тепло и хладоносителей.

3. Технологическое оборудование для проведения тепловых процессов пожаровзрывоопасных производств.

Одними из наиболее распространенных процессов во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и быту являются тепловые процессы. К тепловым процессам можно отнести выпаривание, конденсацию, нагревание и охлаждение.

Способы нагревания:

Прямой нагрев (тепло химических реакций; ядерных реакций; электрической и солнечной энергий).

Косвенный нагрев (горячая вода; водяной пар; горячий воздух; топочные газы; нагретые зернистые материалы и насадки; ВОТ; горячие продукты производства).

Прямое охлаждение с помощью хладагентов в рабочих циклах холодильных машин (пары воды, аммиак, пропан, фреоны...)

Косвенное охлаждение (атмосферный воздух; вода; холодильные рассолы и антифризы; охлажденные насадки; холодные продукты производства).

В каждом теплообменном процессе принимают участие как минимум два агента: теплоноситель и хладоноситель (хладоагент).

Подвод тепла к нагреваемым продуктам в технике осуществляют:

- теплопроводностью;

- конвекцией;

- тепловым излучением (лучеиспусканием).

Отвод тепла от охлаждаемых продуктов осуществляют, в основном:

- теплопроводностью

- конвективным теплообменом.

Протекание процесса передачи тепла в теплообменном аппарате происходит при разности температур между горячим и холодным теплоносителями, которая называется движущей силой процесса теплопередачи, или температурным напором.

Теплопроводность – перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц, непосредственно соприкасающихся друг с другом (атомов, молекул, ионов).

Согласно закону Фурье количество тепла, передаваемое теплопроводностью через однослойную плоскую стенку будет равно:

(4.1)

где	λ	–	коэффициент теплопроводности стенки;
	tст.1 и tст.2	–	температуры наружных поверхностей стенки, находящейся в контакте с первой и второй средами соответственно;
	δ	–	толщина стенки;
	F	–	поверхность теплообмена.

Коэффициент теплопроводности показывает, какое количество тепла проходит в единицу времени через единицу поверхности при разности температур 1 град на единицу толщины стенки.

Конвекция – перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости

Виды конвекции:

- естественная (или свободная) – перенос тепла за счет разности плотностей нагретых и холодных сред;

- вынужденная – за счет принудительного движения всего объема жидкости (насос, мешалка).

Согласно закону Ньютона количество тепла, передаваемое конвекцией от среды к стенке определяют по формуле:

(4.2)

где	α	–	коэффициент теплоотдачи от среды к стенке, Вт/(м^2·К);
	t1	–	температуры горячей среды;
	tст1	–	температура наружной поверхности стенки, находящейся в контакте со средой соответственно, К;
	F	–	поверхность теплообмена, м^2.

Коэффициенты теплопроводности металлов (Вт/м∙К):

- конструкционные стали обыкновенного качества и качественные – 46;

- алюминий – 200;

- медь – 350;

- латунь – 80;

- газов 0,006 – 0,16;

- жидкостей 0,09 – 0,7;

теплоизоляционных материалов:

- – асбест – 0,15;

- – войлок шерстяной – 0,05;

- – кладка из огнеупорного кирпича (при 1000 0С) – 1,05.

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

ВЫВОД ПО ВОПРОСУ:

В каждом теплообменном процессе принимают участие как минимум два агента: теплоноситель и хладоноситель (хладоагент). Подвод тепла к нагреваемым продуктам в технике осуществляют: теплопроводностью; конвекцией; тепловым излучением (лучеиспусканием). В реальных условиях тепло передается одновременно путем каких–либо двух или всех трех видов передачи – конвекцией, теплопроводностью и тепловым излучением. Отвод тепла от охлаждаемых продуктов осуществляют, в основном: теплопроводностью и конвективным теплообменом.

Дата добавления: 2014-01-11