Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Апреля 2014 в 19:31, автореферат
Целью работы является создание высокоэффективного массообменого аппарата с улучшенными эксплуатационными характеристиками и разработка обоснованных методов его расчета. Исходя из поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие задачи:
- разработка и анализ гидродинамических особенностей движения вращающихся пленок вязкой жидкости
-разработка модели теплоотдачи между газом(паром) и вращающейся пленкой вязкой жидкости
- разработка модели массоотдачи между газом(паром) и вращающейся пленкой вязкой жидкости
-разработка и проектирование экспериментального стенда для определения толщины пленки жидкости при различных скоростях вращения пленки
-проведение экспериментов по теплоотдаче между газом (паром) и вращающейся пленкой вязкой жидкости
- проведение экспериментов по массоотдаче между газом (паром) и вращающейся пленкой вязкой жидкости
Двухтрубные аппараты типа “труба в трубе”
В таких теплообменных аппаратах основным рабочим элементом являются звенья, состоящие из двух соосно расположенных труб разного диаметра. Для простоты обслуживания и ремонта они соединяются между собой при помощи дополнительных фасонных частей - стальных колен. Они позволяют собрать аппарат любой мощности и производительности, путем размещения ряда секций по параллельной схеме.
Основными рабочими средами, которые используются в таких теплообменных аппаратах, являются газ и жидкость. При этом если участвует пара газ-жидкость, то в межтрубное пространство пускается газ. Основным параметром, который отвечает за интенсивность теплообмена и высокую скорость потока является диаметр труб, который подбирается при помощи специальных расчетов для достижения оптимальных значений.
Важным преимуществом теплообменников двухтрубного типа является работа в системах высокого давления, высокий уровень теплопередачи, простота эксплуатации и монтажа. Из недостатков можно отметить немалую стоимость, особенно высокопроизводительных устройств, вследствие использования стальных труб большого диаметра, а также сложность очистки межтрубного пространства от загрязнений.
Графитовые аппараты
Графитовые аппараты выносят в отдельную группу, так как они обладают особыми, присущими им свойствами. В частности они имеют высокую коррозионную стойкость и теплопроводность, благодаря использованию графита. По конструкции выпускают оросительные, блочные, кожухотрубные и погружные теплообменники. Основу любого графитового аппарата составляют блоки прямоугольной или цилиндрической формы, в которых имеется система перпендикулярных, но непересекающихся отверстий. В них рабочие жидкости движутся по перекрестной схеме. Крышки блоков обрамляются металлическими листами и стягиваются болтами до максимально возможного значения, которое не вызывает разрушения графита. В крышках имеются патрубки для подключения отводных и подводящих трубопроводов. Как и в любом другом теплообменнике, в графитовом имеются трубки, трубные решетки, крышки и металлический корпус, который оснащается сальниковым компенсатором для снятия температурных напряжений.
Элементные (секционные) теплообменники
Данный вид теплообменников состоит из отдельных секций, которые соединяются между собой, образуя единую структуру. Их принцип работы во многом схож с кожухотрубными аппаратами. В элементных также используется противоточная схема и сочетание ряда элементов с небольшим числом труб.
Использование элементных теплообменников оправдано тогда, когда в исходной системе предусмотрено высокое рабочее давление. Благодаря отсутствию перегородок и других элементов, влияющих на скорость потока, значительно снижаются гидравлические сопротивления, и нет необходимости в периодической очистки внутренней полости устройства от грязи. Однако в отличие от многоходовых кожухотрубных теплообменников, они стоят значительно дороже в связи с использованием стальных фланцев, трубных решеток, сильфонных компенсаторов и других элементов. Также они гораздо более громоздки, чем кожухотрубные и пластинчатые теплообменники, что делает невозможным их установку в небольшом помещении. В среднем одна секция элементного теплообменника содержит от 4 до 140 трубок, а площадь составляет 0,75-30м2.
Погружные теплообменники
В погружных теплообменниках, как и в витых, теплообменный орган представлен в виде цилиндрических змеевиков, которые расположены в сосуде, наполненном рабочей жидкостью. При такой схеме скорость теплообмена невероятно низкая, что делает погружные теплообменники малоэффективными в большинстве случаев. Однако они находят свое применение, если рабочая среда, проходящая через его полость, содержит механические включения или находится на стадии закипания. Погружные теплообменники также незаменимы, если требуется использование теплообменных пластин из особых материалов, таких как керамика, ферросилид и другие. Купить теплообменниклюбого типа на доске объявлений.
Оросительные теплообменники
Это один из самых простых по своей конструкции видов теплообменников, в которых одна из рабочих жидкостей движется по трубам, соединенным между собой стальными "калачами", а другая изливается на внешнюю поверхность аппарата посредством специального желоба с зубчатыми краями. В подобных условиях интенсивность теплообмена невероятна мала и данный вид теплообменникиа чаще всего выполняет роль охладителя или конденсатора для агрессивных газов и жидкостей. Расход воды, котрая используется для охлаждения невысокий, благодаря ее частичному испарению. Что касается габаритных размеров, то оросительные теплобменники сложно назвать компактными. Их главным преимуществом является простота изготовления и последующей эксплуатации. При изготовлении оросительных теплообменников, предназначенных для химической промышленности, используются особые кислотоупорные материалы.
Ребристые теплообменники
Использование ребер позволяет значительно увеличить площадь теплообмена. Основным предназначением ребристых теплообменников или проще говоря калориферов, является нагрев воздуха или газа горячим паром. Максимальная эффективность достигается за счет грамотного расположения ребер и их качественного соединения с основной трубой. Неплотности вызывают образование воздушных прослоек, которые могут свести теплообмен к минимальным значениям. С использованием ребристых теплообменников сегодня работают многие промышленные сушильные установки и отопительные системы.
Еще в древности человек широко использовал для решения многих насущных задач такие процессы, как сушка, перегонка, фильтрование, отстаивание, выпаривание и т.п.
В начале XIX в. в связи с развитием ряда химических и пищевых производств (серной кислоты, этилового спирта, сахара и др.) аппаратура заметно совершенствуется, а технологические процессы все чаще организуются по непрерывному принципу. Поскольку химическая промышленность становится одной из ведущих отраслей индустрии наиболее развитых стран, возникает необходимость в инженерной науке, которая смогла бы обобщить закономерности основных химико-технологических процессов, создав гем самым возможности расчета аппаратов для их проведения и эксплуатации этих аппаратов в оптимальных условиях. И такая наука появилась- под различными названиями: “Unit operations”, “Principles of Chemical Engineering”-в США и Англии; «Процессы и аппараты химической технологии» - в России (в различных модификациях).
Идея об общности основных процессов и аппаратов химических производств была высказана в России еще в 1828 г. профессором Ф. А. Денисовым. Однако принципы построения науки о процессах и аппаратах были сформулированы Д. И. Менделеевым в книге «Основы фабрично-заводской промышленности», изданной в 1897 г. В этой книге Д. И. Менделеев дал перечень элементов, из которых слагается химическая технология, и предложил классификацию ее приемов (методов, способов):
№ п/п Тип процессов Вид процессов
просеивание, сжатие, передвижение жидких, твердых и газообразных тел, пульверизация жидкостей
шение, выпаривание, действие тока
циация, кристаллизация, сплавообразование, сухая перегонка, соединение, горение, химический анализ и синтез
оценка цеховая и валовая, отношение к потребителям, капитал основной и оборотный, акционерные и артельные начала
дарственные дические
Нетрудно заметить, что первые три типа процессов по классификации Д. И. Менделеева практически полностью отражают современное содержание курса «Процессы и аппараты химической технологии».
С развитием химических производств встал вопрос о подготовке кадров для этой отрасли промышленности. Термин «инженер»1 начали употреблять в Италии еще в XII в. Термин «инженер-химик» впервые был введен в технический словарь в Англии в 1839 г., но целевая подготовка инженеров-химиков началась только в конце XIX в. Совершенствуя подготовку инженеров-химиков, ученые разных стран создали важнейший в системе химико-технологического образования курс «Процессы и аппараты химической технологии».
В России этот курс начал читать проф. И. А. Тищенко в 1911 г. на химическом факультете Московского высшего технического училища. И. А. Тищенко воплотил в жизнь идею создания курса, высказанную проф. И. К. Коссовым и проф. М. Я. Китары на съезде естествоиспытателей и врачей еще в 1868 г. Несколько ранее подобный курс был введен проф. А. К. Крупским в Петербургском технологическом институте. Поэтому А. К. Крупский и И. А. Тищенко по праву считаются основоположниками курса «Процессы и аппараты химической технологии» в нашей стране. Позже аналогичный курс был введен в США и других странах.
В 1923 г. проф. JI. Ф. Фокиным была написана книга по этому курсу под названием «Методы и орудия химической техники». В том же году в США профессорами В. Уокером, В. Льюисом и В. Мак-Адамсом был издан трехтомный учебник “Principles of Chemical Engineering”, который в 1935 г. был переведен на русский язык и издан в СССР под редакцией проф. К. Ф. Павлова. В предисловии к переводу указанной книги (в русском издании она называлась «Типовая химическая аппаратура»), написанном К. Ф. Павловым, было сказано: «Идеи авторов не новы для высшей технической школы Советского Союза.
Информация о работе История развития теории в области тепло и массообменных процессов