Физико-химические свойства процесса

Тепло для выпаривания подводится любыми теплоносителями, но в большинстве случаев используется водяной пар, который называется греющим. А пар, образовавшийся при кипении раствора, называется вторичным.

Температурная депрессия – разность температур между температурой кипения раствора и растворителя. Она зависит от свойств раствора и растворителя и увеличивается с увеличением концентрации раствора и давления.

Теплоемкость растворов зависит от температуры и концентрации растворенного вещества. Из таблиц

Теплота растворения – зависит от природы растворенного вещества и растворителя и концентрации раствора. При растворении твердых кристаллических веществ (соль, сахар) происходит разрушение кристаллической решетки и охлаждение раствора. При растворении сложных веществ растворяемое вещество вступает в химическое взаимодействие с растворителем и выделяется тепло, образуется теплота растворения, которая представляет собой сумму теплоты плавления и химического взаимодействия.

28. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ.

(dW/dt) = (Gсм/F) · tg j

Gсм – масса абсолютно сухого материала

F – поверхность абсолютно сухого материала.

На кривой различаются III периода:

1.Кратковременный (период подогрева) от начальной температуры материала до температуры на выходе в сушильную камеру. Эта температура + температуре мокрого термометра (tм). Влажность в этот период изменяется не значительно.

2.Период постоянной скорости сушки, когда температура материала остается постоянной, равной tм, а влажность уменьшается до величины Wг.

3.Период падающей скорости сушки (влажность уменьшается от Wг до Wр), а температура увеличивается от tм до температуры сухого термометра (tс).

Наибольшая скорость сушки будет в период постоянной скорости, а наименьшая равная нулю в период падающей скорости.

20. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ СУШКИ ВОЗДУХОМ. КАКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ СУШИЛЬНЫЙ АГЕНТ.

Наружный воздух, имеющий параметры tо и Wо в паровом калорифере подогревается до температуры t1, определяемой из теплового баланса протягивается через сушильную камеру при помощи вентилятора и на выходе имеет t2 и W2. Если допустимая темпер. сушки tд ³ t1, то все необходимое для сушки тепло сообщается в калорифере, в этом случае воздух через сушильную камеру проходит один раз.

Если допустимая температура сушки tд < t1, то это указывает на невозможность проведения сушки в нормальных условиях, а значит, технология сушки должна быть изменена.

При сушке t2 всегда больше tо; W2 не связан с Wо; В процессе подогрева в калорифере d1 = dо, в процессе сушки d2 увеличивается т.к. сушильный агент является влагоносителем. Теплосодержание должно быть рассчитано по уравнению при подогреве iо

увеличивается до i1 т.к. увеличивается температура до t1, если ввести понятие идеальная теоретическая сушилка (без потерь), то i2 = i1, но на практике высушиваемый материал на входе в сушилку имеет различную температуру, поэтому i2 может быть > и < i1.

22. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ. СПОСОБЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА. ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ.

Теплообменом называется перенос энергии в форме тепла, происходящий между телами, имеющими разную температуру. Движущей силой процесса теплообмена является разность температур более нагретого и менее нагретого тел. Различают три способа распространения тепла: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

Тепловые балансы. Тепло, отдаваемое более нагретым теплоносителем Q1 холодному теплоносителю Q2 и некоторая небольшая часть тепла, расходуемая на компенсацию потерь Qп будут составлять тепловой баланс. Qп в конструкциях теплообменниках не должно превышать 3-5 % полезного тепла. Тепловой баланс: Q1 = i (tн – tк), где i – энтальпия.

Нагревающие агенты: водяной пар, топочные газы, горячий воздух, горячая вода.

Охлаждающие агенты: холодный воздух, холодная и артезианская вода и хладоагенты (рассол, фреон-12, 22, аммиак).

g = Q/dF·dt = - l · ¶t/¶n.

Элементарное кол-во тепла (g) – наз. плотностью теплового потока, знак минус показывает на то, что тепло перемещается в сторону падения температуры l - коэф. теплопроводности, показывает, какое кол-во тепла проходит в следствии теплопроводности в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при падении температуры на один градус Цельсия и поверхности (перпендикулярна) к изотермам.

24. УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПЛОСКОЙ СТЕНКИ.

Q1 = Q2

Рассмотрим передачу тепла теплопроводностью через плоскую стенку, длина и ширина которой значительно больше ее толщины d. Температуры наружных поверхностей стенки соответственно равны tст1 и tст2, причем tст1 > tст2. В этом случае при установившемся процессе кол-во тепла перпендикулярно к стенке и отведенного от нее должны быть = между собой и не изменяться во времени.

Q1 = Q2. Для этой плоской однослойной стенки элементарное количество тепла будет определяться следующим образом. Q = l/d · (tст1 - tст2) · F · t.

Если стенка многослойная:

Q = ((tст1 - tст2) / Sl/d) · F · t.

26. КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

В зависимости от способа передачи тепла различают две группы теплообменников:

1.Поверхностные теплообменники, в которых перенос тепла от одной среды и другой передается через разделяющую поверхности стенку.

2.Теплообменники смешения, когда тепло передается при непосредственном соприкосновении сред.

К первой группе относятся: Трубчатые теплообменники

1 – корпус; 2 – крышки крепятся к трубным решеткам - 5; 3 – трубки; 4 – патрубки; 6 – компенсатор.

В кожухотрубном теплообменнике одна из сред движется по

трубам II, а другая в межтрубном пространстве I.

Среды направляют противотоком к друг другу, при этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, отдающую тепло в противоположном направлении. При этом достигается более равномерное распределение скоростей – это одноходовой теплообменник.

Для увеличения коэф. теплоотдачи необходимо уменьшить диаметр труб и увеличить их высоту, но по конструктивным соображениям это не целесообразно, проще установить поперечные перегородки, которые делят трубы на секции и образуют многоходовой теплообменник.

Одно и многоходовые теплообменники работают при разности температур между корпусом и трубами в 25-30 град. при более высоких разностях температур возникают большие температурные напряжения, поэтому на корпусе предусматривается линзовый компенсатор 6.

Преимущества: компактность, низкая металлоемкость.

Недостатки: трудность очистки межтрубного пространства; сложность достижения высоких скоростей теплоносителя (за исключением многоходовых).

Дата добавления: 2015-05-10