Теплообменные аппараты периодического действия

1. Принцип работы:

Нагреваемый теплоноситель заливается в теплообменный аппарат, происходит подогрев его до нужной температуры. Затем нагретый теплоноситель выгружается из теплообменного аппарата и цикл повторяется.

2. область применения:

а) Теплоэнергетика. Для подогрева большого количества воды, которая используется периодически(например, производственные душевые).

б) В резино-технической промышленности для вулканизации камер, покрышек.

в) В химической промышленности для подогрева жидких и дисперсных материалов в различных технологических процессах.

3. конструкции теплообменных аппаратов.

1) вертикальный водоподогреватель-аккумулятор

(вертикальный бойлер-аккумулятор).

Предназначен для подогрева воды.

Заполнение аппарата происходит за счет избыточного давления на входе теплоносителя в патрубки «7»

Примечание: при одной трубка? отсутствует.

2) горизонтальный водоподогреватель-аккумулятор

(бойлер-аккумулятор).

Выбор конструкции бойлера определяется возможностями компоновки.

3) открытый варочный чан.

Для выгрузки чан опрокидывается.

«острый пар» - вдув и контакт с нагревающими листами(потери конденсацией)

«глухой пар» - пар в змеевике, малодород? из-за низкого коэффициента теплоотдачи от стенки к жидкости.

5) автоклав с паровой рубашкой.

Греющий теплоноситель – пар.

6) автоклав с мешалкой.

Применяется для нагрева сыпучих или очень вязких материалов.

Недостаток: расход электричества на мешалку.

6) автоклав с выносным подогревателем.

7) вращающийся автоклав.

4. Сравнение работы бойлера-аккумулятора с теплообменником непрерывного действия.

Задача.

На заводе имеются два цеха, в каждом из них работает n человек. Продолжительность смены – 8 часов. После смены все принимают душ в течении 30 минут. Норма расхода воды – а л/чел. Вода подогревается от до .

В первом цехе устанавливается кожухотрубчатый теплообменник, во втором – бойлер-аккумулятор.

Определить затраты теплоты на душевые в каждом цехе, тепловые мощности теплообменников. Построить графики тепловой нагрузки для каждого цеха в течении суток.

I.

Тепловая мощность , где - время приема душа.

II.

, где - время нагрева между сменами.

Графики тепловой нагрузки.

Выводы: использование бойлера-аккумулятора дает возможность равномерно распределить тепловую нагрузку в течении суток, используя при этом теплообменник меньшей мощности.

5. тепловой конструктивный расчет бойлера-аккумулятора с паровым обогревателем.

Исходные данные:

D – расход греющего пара с

- масса воды в бойлере и средняя теплоемкость воды.

- начальная и конечная температуры нагреваемой воды.

- энтальпия насыщенного пара и конденсата.

Определить: 1. поверхность нагрева F.

2. изменение температуры нагреваемого теплоносителя от времени .

3. изменение расхода пара от времени.

1) F -?

, где - удельная тепловая производительность.

α₁ – коэффициент теплоотдачи при конденсации пара внутри трубок

α₂ – коэффициент теплоотдачи при естественной конвекции воды в большом объеме

2) определение температуры нагреваемой воды от времени.

3) определение расхода пара D(τ).

4) определение геометрических размеров поверхности теплообмена.

а) при расчете теплофизические параметры воды в бойлере определяются по ее средней температуре.

, где - средний температурный напор.

б) выбор диаметра труб и их числа:

- для бойлеров-аккумуляторов внутренний диаметр d_вн может находиться в пределах 30-50 мм.

- примем , проверяем стенку трубки на внутреннее давление.

- зададимся скоростью пара на входе в трубки (по таблице рекомендуемых скоростей),

- определяем число трубок

, где

- плотность насыщенного пара.

Округляем N до целого числа. Обычно N < 4.

a) Рассчитываем геометрические размеры корпуса бойлера:

- по номограммам, если

- принимаем , если

b) Определяем длину одного хода

c) Определяем число ходов:

целое число.

Примечание: 1) чтобы не усложнять конструкцию, обычно .

2) из конструктивных соображений желательно, чтобы число ходов было равно числу трубок. В этом случае получаем минимальный диаметр входного патрубка, через который устанавливается внутренняя поверхность теплообмена.

6. тепловой конструктивный расчет реакционных теплообменных аппаратов периодического действия.

Максимальная температура в бойлерах + 65 , максимальное давление 6 атм.

В реакционных аппаратах температура может быть 200-400 , давление 100 - 1000 атм.

В реакционных аппаратах кроме затрат теплоты на подогрев материала необходимо учитывать затраты теплоты на:

- нагрев массивного корпуса, имеющего толстую стенку.

- нагрев промежуточного теплоносителя.

- нагрев тепловой изоляции.

- компенсацию теплоты химической реакции, если они эндотермические.

- компенсацию тепловых потерь в окружающую среду.

Тепловой расчет реакционных аппаратов с обогревом «глухим» паром базируется на методике расчета бойлера-аккумулятора, где заменяются на

7. график расхода теплоты в реакционном теплообменнике.

на нагрев материала, жидкости и конструкции корпуса.

Потери теплоты в окружающую среду.

8. график расхода пара для реакционного аппарата.

9. последовательное включение реакционных аппаратов и построение графика расхода пара.

Нагрузка по пару неодинаковая.

Оптимальный график включения реакционных аппаратов

Аппараты должны включаться таким образом, чтобы

Дата добавления: 2014-12-16