Перспективы исследования теплообменных процессов

Классификация теплообменников.

Теплообменники.

Высокотемпературные теплоносители

Нагретый воздух

Нагретый воздух является горячим промежуточным теплоносителем. Коэффициент теплоотдачи воздуха в 500 раз меньше, чем коэффициент теплоотдачи водяного пара, поэтому его рационально использовать при непосредственном контакте с обогреваемым объектом. Наиболее часто воздух используется как сушильный агент в конвективных (воздушных) сушилках. При этом он характеризуется рядом показателей: температурой, влажностью (абсолютной и относительной), влаго- и теплосодержанием.

Горячая вода как промежуточный теплоноситель обладает определенными недостатками по сравнению с насыщенным водяным паром: коэффициенты теплоотдачи горячей воды, как и любой другой жидкости, ниже, чем у водяного пара; температуру горячей воды трудно регулировать, т.к. она снижается вдоль поверхности теплообмена, что ухудшает равномерность нагрева. Горячая вода применяется обычно для нагрева до температур не более 100 ^о С. Для температур выше 100 ^о С в качестве теплоносителя могут использовать воду, находящуюся под избыточным давлением.

Высокотемпературные теплоносители (минеральные масла, глицерин, нафталин, кремнийорганические соединения и др.) позволяют получать высокие температуры (200 – 250^оС и более) без давления в системе или при умеренных давлениях. В фармацевтической промышленности используются крайне редко.

Аппараты, предназначенные для передачи тепла от одного объекта к другому с целью нагревания или охлаждения одного из них, носят название теплообменников.

1. В зависимости от назначения:

- нагреватели

- холодильники (конденсаторы)

2. В зависимости от характера движения теплоносителя (см. схемы в приложении)

- прямоточные

хол →

→ гор

- противоточные

хол →

← гор

- с перекрестным движением теплоносителей гор →

↓ хол

3. По способу передачи тепла:

- поверхностные

- смешения

В поверхностных теплообменниках передача тепла осуществляется через стенку – перегородку, разделяющую теплоносители, т.е. через поверхность теплообмена. В теплообменниках смешения передача тепла происходит за счет непосредственного контакта теплоносителей.

4. По схеме работы в технологическом цикле:

- периодического действия

- непрерывного действия

К теплообменникам–нагревателям относятся:

а) паровые рубашки

б) кожухотрубные

в) змеевиковые теплообменники

г) «труба в трубе»

д) ребристые теплообменники (калориферы) и др.

Их описание подробно приведено в учебниках (см. {1}, стр. 53-58; {2}, стр. 101-105), см. схемы в приложении.

Все вышеперечисленные теплообменники-нагреватели относятся к поверхностным.

Теплообменники-конденсаторы могут быть поверхностными и смешения.

Назначение поверхностных конденсаторов:

1. Улавливание и конденсация паров ценных жидкостей.

2. Создание разрежения в установке, в которой находится конденсатор.

Назначение конденсаторов смешения:

1. Создание разрежения в установке, в которой находится конденсатор.

Поверхностные конденсаторы могут быть трубчатые и змеевиковые и, в отличие от нагревателей, только с противоточным движением теплоносителей (пар подается сверху, охлаждающий агент снизу – противотоком к естественному движению).

Конденсаторы смешения могут быть прямо- и противоточными. Внутри этих конденсаторов имеются перфорированные полки, тарелки и другие приспособления для достижения наибольшей поверхности контакта пара и холодного теплоносителя.

В прямоточных конденсаторах смешения вода и пар движутся в одном направлении (сверху), в противоточных – пар снизу, а вода сверху. В противоточных конденсаторах имеется патрубок, через который с помощью вакуум-насоса откачивают не сконденсировавшиеся газы (они резко уменьшают разрежение в системе). Смесь воды и конденсата выводится из конденсатора водяным насосом.

Теплообменные аппараты всех типов должны работать при оптимальном тепловом режиме с минимальным расходом тепла.

Современные тенденции при изучении тепловых процессов заключаются в дальнейшем уточнении и обобщении данных об интенсивности переноса теплоты для различных технологических процессов, в использовании вычислительной техники в расчетах теплообмена и выборе экономически оптимальных теплообменников. Кроме того, совершенствуется техника теплообмена путем создания новой высокоэффективной и надежной теплообменной аппаратуры, которая позволяет более полно использовать энергетические ресурсы и уменьшить тепловое загрязнение окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология лекарственных форм. Учебник в 2-х томах. Т.2. / Под ред. Л.А. Ивановой. – М.: Медицина, 1991.

2. Муравьев И.А. Технология лекарств – Изд. 3-е, перераб. и доп. – Т.1, М.: Медицина, 1980.

3. Краткая химическая энциклопедия, Т.5 Т-Я / Под ред. И.Л. Кнунянц и др. – М.: Советская энциклопедия, 1967.

4. Химическая энциклопедия, Т.4./ Гл. редактор Н.С. Зефиров. – М.: Большая российская энциклопедия, 1995, сс. 1043-1054.

Дата добавления: 2014-01-07