WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой энергетики _Ю.В. Мясоедов _2012 г. ТЕПЛОМАССООБМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ для специальностей 140101.65 – Тепловые ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Амурский государственный университет»

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой энергетики

_Ю.В. Мясоедов

«_»2012 г.

ТЕПЛОМАССООБМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ

для специальностей 140101.65 – «Тепловые электрические станции»

140106.65 – «Энергообеспечение предприятий»

Составитель: С.П. Присяжная, И.Г.Подгурская, Л.А. Мясоедова Благовещенск 2012 г.

Содержание Аннотация Рабочая программа 1. Краткий конспект лекций 2. Практические занятия 3Самостоятельная работа студентов 4. Материалы по контролю качества образования

АННОТАЦИЯ

В рамках направления 650800 «Теплоэнергетика» на кафедре Энергетики реализуется подготовка дипломированного специалиста по специальностям: 140101.65 «Тепловые электрические станции» и 140106.65 «Энергообеспечение предприятий»

В настоящем учебно-методическом комплексе приведен краткий конспект лекций, методические рекомендации и методические указания по проведению практических занятий, методические указания по выполнению самостоятельной работы, а также материалы по контролю качества образования (методические указания по организации контроля знаний студентов, критерии оценки знаний студентов и фонды тестовых заданий).

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

140101.65 – «Тепловые электрические станции»

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ

ПРОЦЕССЕ

Цель преподавания дисциплины состоит в том, чтобы дать будущим специалистам в области тепломассобменного оборудования предприятий теоретические знания и привить практические навыки проведения расчетов.

Задачи изучения дисциплины – состоят в выборе студентами прогрессивных принципов и схем организации теплотехнологических процессов, рационального использования источников энергии, проведения тепловых и гидравлических расчетов выбранного оборудования.

В результате изучения дисциплины в соответствии с квалифицированной характеристикой выпускников студенты должны знать:

- энергопроизводящее и энергопотребляющее оборудование электрических, тепловых, воздуходувных, газовых, холодильных станций, в том числе основы проектирования и эксплуатации тепломассообменных установок и аппаратов.

уметь:

- выполнять технологические и конструктивные расчеты энергоустановок промышленных предприятий, осуществлять расчет и выбрать вспомогательное оборудование и сооружение для тепловых и технологических выбросов.

Перечень дисциплин, освоение которых необходимо при изучении данной дисциплины – «Теоретические основы теплотехники», «Гидрогазодинамика». В теплотехнологических установках главное место занимают такие процессы, как нагревание, кипение, выпаривание, сушка, разделение, ректификация и сопутствующее им охлаждение, конденсация и другие.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Основные виды и квалификация теплообменного оборудования промышленных предприятий, теплоносителей, их свойства, область применения; рекуперативные теплообменники непрерывного и периодического действия, регенеративные теплообменники с неподвижной и подвижной насадками, газожидкостные и жидкостно-жидкостные смесительные теплообменники, конструкции, принцип действия, режимы эксплуатации; тепловой, гидравлический, прочностной расчеты рекуперативных теплообменников; деаэраторы; назначение, конструкции, принцип действия, основы расчета; испарительные, опреснительные, выпарные и кристаллизационные установки; принцип действия, основные конструкции аппаратов, тепловые схемы и установки; физикохимические и термодинамические основы процессов выпаривания и кристаллизации; основы теплового расчета; перегонные и ректификационные установки; конструкции и принцип действия аппаратов; физикохимические и термодинамические основы процессов перегонки и ректификации, фазовые диаграммы состояния смесей жидкостей: основы кинематики массообменная;

материальный и тепловой расчет установки; конструкции, принцип действия и основы расчета абсорбционных аппаратов; сушильные установки; понятие о процессе сушки; формы связи влаги с материалом; основы кинематики и динамики сушки; принципиальные схемы и конструкции сушильных установок; тепловой баланс конвективной сушильной установки; построение процесса сушки в h-d диаграмме влажного газа; теплообменники-утилизаторы для использования теплоты вентиляционных выбросов, отработанного сушильного агента, низко потенциальных вторичных энергоресурсов; основные конструкции, принцип действия, основы расчета и подбора стандартного оборудования; вспомогательное оборудование.

2.2. Наименование тем, их содержание.

В лекционном курсе в целостной форме обобщаются полученные ранее знания по обще профессиональным дисциплинам (термодинамике, тепломассообмену, газодинамике) и на базе этого формируются задачи изучения данного курса: основные виды и классификация тепломассообменного оборудования промышленных предприятий, теплоносители, их свойства, область применения; рекуперативные теплообменники непрерывного и периодического действия, регенеративные теплообменники с неподвижной и подвижной насадками, газожидкостные и жидкостно-жидкостные смесительные теплообменники, испарительные, опреснительные, выпарные и кристаллизационные установки, физикохимические и термодинамические основы процессов выпаривания и кристаллизации, перегонные и ректификационные установки, сушильные установки, холодильные установки.

ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС

ТЕМА 1. Введение. Основные виды и классификация теплообменного оборудования промышленных предприятий.

Понятия, определения и классификация промышленного теплообменного оборудования. Теплообменные и тепломассообменные аппараты. Теплоносители.

ТЕМА 2. Рекуперативные теплообменные аппараты.

Конструкции рекуперативных теплообменных аппаратов. Расчет и последовательность проектирования теплообменных аппаратов (тепловой конструктивный расчет, поверочный тепловой расчет, компоновочный и гидравлический расчеты) ТЕМА 3. Тепловые трубы.

Принцип действия тепловой трубы. Тепловые трубы с капиллярнопористыми материалами. Термосифоны. Пример расчета.

ТЕМА 4. Регенеративные теплообменные аппараты и установки.

Конструкции регенеративных теплообменных аппаратов и установок.

Особенности теплообмена в слое. Тепловой расчет регенераторов. Аппараты с кипящим слоем.

ТЕМА 5. Выпарные и кристаллизационные установки.

Свойство растворов. Выпаривание растворов. Технологические схемы выпарных установок. Выпарные аппараты. Тепловой расчет. Расчет выпарных аппаратов. Кристаллизационные установки.

ТЕМА 6. Смесительные теплообменники.

Применение смесительных теплообменников. Аппараты с неподвижным контактом газов и жидкости. Скрубберы. Пример расчета скруббера.

ТЕМА 7. Сушильные установки.

Механическое обезвоживание. Свойства влажных материалов как объектов сушки. Процесс сушки. Динамика сушки. Кинетика сушки. Конвективная сушка. Материальный и тепловой балансы конвективных сушильных установок. Сушка твердых дисперсионных материалов. Сушка жидкотекучих материалов.

ТЕМА 8. Перегонные и ректификационные установки.

Общие сведения о перегонке и ректификации. Ректификационные установки. Конструкции ректификационных колонн. Роторные, центробежные и пленочные колонны.

ТЕМА 9. Холодоснабжение предприятий.

Термодинамические основы охлаждения. Адиабатическое расширение и дросселирование. Вихревой и термоэлектрические эффекты.

Функциональные схемы и теоретические циклы работы одноступенчатой паровой холодильной машины и их теоретические расчеты.

Рабочие вещества паровых холодильных машин и хладоносители. Анализ теоретических и действительных рабочих процессов в цилиндре компрессора. Объемные и энергетические потери в компрессоре. Компрессоры холодильных машин (классификация, Герметичные, Ротационные, Винтовые, Бессальниковые, Турбокомпрессоры). Абсорбиционные, парожекторные и воздушные холодильные машины. Теплообменные аппараты и вспомогательное оборудование холодильных машин.

Расчет компрессоров, испарителей и охлаждающих батарей, воздухоохладителей и вспомогательных аппаратов.

2.3. Практические занятия, их содержание и объем в часах.

На практических занятиях студенты учатся и закрепляют теоретические знания по тепловому, конструктивному и гидравлическому расчету трубчатых теплообменных аппаратов жесткой конструкции рекуперативного типа, расчету тепловых труб и термосифонов, вакуум выпарных аппаратов, скрубберов для охлаждения воздуха водой, одно и многоступенчатых холодильных машин, компрессоров холодильных машин и для сжатого воздуха.

Тепловой расчет четырех ходового рекуперативного Конструктивный расчет трубчатых теплообменных аппаратов жесткой конструкции Гидравлический расчет трубчатых теплообменных аппаратов рекуперативного типа.

Расчет компрессоров холодильных машин и для сжатия воздуха 2.4. Самостоятельная работа студентов Включает изучение лекционного материала и дополнительной литературы по дисциплине при подготовке к практическим занятиям.

Контроль степени усвояемости материала осуществляется с помощью вопросов для самопроверки, тестов, рефератов. Также на каждой лекции предусмотрен 5 минутный опрос студентов по ранее (и самостоятельно) изученному материалу. Объем и формы контроля самостоятельной работы отличаются для студентов дневной и заочной (в том числе сокращенной) форм обучения и приведены в методических указаниях для практических работ.

Темы для рефератов.

1. Теплоносители 2. Конструкции рекуперативных теплообменников 3. Расчет и последовательность проектирования теплообменных аппаратов 4. Некоторые методы интенсификации теплообмена 5. Тепловые трубы с капиллярно-пористыми материалами 6. Капиллярные структуры тепловых труб 7. Термосифоны, конструкции, особенности расчета 8. Конструкции регенеративных теплообменных аппаратов и установок 9. Особенности теплообмена в плотном и кипящем слое 10. Тепловой расчет регенераторов 11. Аппараты с кипящим слоем 12. Выпарные установки 13. Свойства растворов 14. Выпаривание растворов 15. Технологические схемы выпарных установок 16. Выбор схемы выпарной установки 17. Выпарные аппараты 18. Тепловой расчет многоступенчатой выпарной установки 19. Определение количества выпарной воды и концентрации раствора 20. Оптимизация выпарной установки и технико-экономические показатели ее работы 21. Процессы кристаллизации солей в растворах 22. Кристаллизаторы 23. Области применения смесительных теплообменников 24. Графическое изображение основных процессов изменения состояния воздуха.

25. Аппараты с непосредственным контактом газов и жидкости.

26. Массообменные аппараты систем кондиционирования воздуха 27. Механическое обезвоживание 28. Свойства влажных материалов как объектов сушки.

29. Общие сведения о процессе сушки материалов 30. Динамика сушки 31. Кинетика сушки 32. Конвективная сушка.

33. Материальный и тепловой балансы конвективных и сушильных установок 34. Сушка топочными газами 35. Сушка жидкотекучих материалов 36. Сушка твердых дисперсных материалов 37. Общие сведения о перегонке и ректификации 38. Основы расчета парожидкостного равновесия 39. Перегонные установки 40. Ректификационные установки 41. Физические принципы получения низких t-p 42. Круговые процессы, совершаемые рабочими веществами. Три вида обратного цикла 43. Тепло и хладоносители их свойства и область применения 44. Потери на трение в компрессорах 45. Пароэжекторные холодильные машины 2.5. Перечень и темы промежуточных форм контроля занятий В процессе изучения дисциплины предусмотрены следующие виды промежуточного контроля знаний студентов: пятиминутный опрос студентов на каждой лекции; выполнение 4 контрольных работ по темам, рассмотренным на практических занятиях; студенты, не посещающие лекционные и практические занятия, представляют рефераты по пропущенным темам.

К промежуточным формам контроля знаний относятся:

- Блиц-опрос на лекциях по продленному материалу - Контрольные работы - Выполнение рефератов с последующей их защитой.

2.6. Вопросы к экзамену 1. Тепло и массообменные процессы и установки (классификация, понятия и определения) 2. Теплообменные и тепломассообменные аппараты 3. Теплоносители (назначение, агрегатное состояние рабочие t-ры и давление) 4. Конструкции рекуперативных теплообменников 5. Расчет и последовательность проектирования теплообменных аппаратов рекуперативного типа 6. Тепловой конструктивный расчет рекуперативного теплообменного аппарата 7. Поверочный и компоновочный расчет рекуперативного теплообменного аппарата 8. Гидравлический расчет теплообменного аппарата рекуперативного типа 9. Тепловые трубы (устройство, принцип действия) 10. Тепловые трубы с капиллярно-пористым материалом 11. Термосифоны (трубы Перкинса) 12. Конструкции регенеративных теплообменных аппаратов 13. Тепловой расчет регенераторов 14. Регенеративные аппараты с кипящим слоем 15. Смесительные теплообменные аппараты 16. Аппараты с непосредственным контактом газов и жидкости (скрубберы) 17. Процесс сушки 18. Основные уравнения теплообмена 19. Теплообменные и тепломассообменные аппараты 20. Конденсатор холодильных установок, теплообменники и переохладители, устройство и их расчет.

21. Адиабатическое расширение и дросселирование 22. Испарители холодильных установок и их расчет 23. Термодинамические процессы и обратный цикл 24. Фазовый переход вещества 25. Свойства влажных материалов, как объектов сушки 26. Процесс сушки 27. Динамика сушки 28. Вихревой и термоэлектрический эффекты 29. Кинетика сушки (кривые сушки и скорости сушки) 30. Схема и цикл одноступенчатой холодильной установки с регенеративным теплообменником 31. Конвективная сушка (сушильные установки, сушильные агенты) 32. Рабочие вещества паровых холодильных машин и хладоносители 33. Материальный и тепловой балансы процесса сушки 34. Теплофизические, физико-климатические и физиологические свойства холодильных агентов 35. Сушка твердых дисперсионных материалов 36. Хладоносители их свойства и область применения 37. Сушка жидкотекучих материалов 38. Объемные потери в компрессоре 39. Перегонка и ректификация (процессы тепло и массообмена) 40. Анализ теоретических и действительных рабочих процессов в цилиндре компрессора 41. Ректификационные установки 42. Индикаторная диаграмма рабочих процессов в цилиндре компрессора 43. Конструкции ректификационных колонн 44. Энергетические потери в действительном цикле компрессора 45. Роторные, центробежные и пленочные колонны 46. Схема и цикл работы двух ступенчатых холодильных машин 47. Теоретический расчет одно ступенчатой холодильной машины 48. Абсорбционные и пароэжекторные холодильные машины

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная литература:

1. Теплотехника [Текст] : учеб. / под ред. А. П. Баскакова, 2010. - 326 с.

2. Справочник по теплообменным аппаратам паротурбинных установок [Текст] : справ. / под общ. ред. Ю. М. Бродова, 2008. - 480 с.

3. Самарский, Александр Андреевич. Вычислительная теплопередача [Текст] / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич, 2009. - 782 с.

Дополнительная литература:

1. Тепломассообменное оборудование предприятий [Текст] : учеб.метод. комплекс для спец. 140101 - Тепловые электрические станции / АмГУ, Эн.ф., 2007. - 41 с.

2. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент [Текст] : Справ. / под общ. ред. А. В. Клименко, В. М. Зорина, 2001. с.

3. Краснощеков, Евгений Александрович. Задачник по теплопередаче [Текст] : учеб. пособие / Е. А. Краснощеков, А. С. Сукомел, 1980. - 288 с.

4. Нащокин, Владимир Васильевич. Техническая термодинамика и теплопередача [Текст] : учеб. / В. В. Нащокин, 1980. - 469 с.

1980.350с 5. Теплотехника [Текст] : Учебник: Рек. Мин. обр. РФ / под ред. В.Н.

Луканина, 2003. - 672 с.

6. Цветков, Федор Федотович. Тепломассообмен [Текст] : учеб. пособие : доп. Мин. обр. РФ / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев, 2006. - 550 с.

7. Назмеев, Юрий Гаязович. Теплообменные аппараты ТЭС [Текст] :

учеб. пособие: рек. Мин. обр. РФ / Ю. Г. Назмеев, В. М. Лавыгин, 2005. с.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

140106.65 – «Энергообеспечение предприятий»

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель преподавания дисциплины состоит в том, чтобы дать будущим специалистам в области тепломассобменного оборудования предприятий теоретические знания и привить практические навыки проведения расчетов.

Задачи изучения дисциплины – состоят в выборе студентами прогрессивных принципов и схем организации теплотехнологических процессов, рационального использования источников энергии, проведения тепловых и гидравлических расчетов выбранного оборудования.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО:

Дисциплина входит в цикл СД.Ф. Федеральный компонент: основные виды и классификация теплообменного оборудования промышленных предприятий, теплоносителей, их свойства, область применения; рекуперативные теплообменники непрерывного и периодического действия, регенеративные теплообменники с неподвижной и подвижной насадками, газожидкостные и жидкостно-жидкостные смесительные теплообменники, конструкции, принцип действия, режимы эксплуатации; тепловой, гидравлический, прочностной расчеты рекуперативных теплообменников; деаэраторы; назначение, конструкции, принцип действия, основы расчета; испарительные, опреснительные, выпарные и кристаллизационные установки; принцип действия, основные конструкции аппаратов, тепловые схемы и установки; физико-химические и термодинамические основы процессов выпаривания и кристаллизации; основы теплового расчета; перегонные и ректификационные установки; конструкции и принцип действия аппаратов; физико-химические и термодинамические основы процессов перегонки и ректификации, фазовые диаграммы состояния смесей жидкостей: основы кинематики массообмена; материальный и тепловой расчет установки; конструкции, принцип действия и основы расчета абсорбционных и адсорбционных аппаратов; сушильные установки; понятие о процессе сушки; формы связи влаги с материалом; основы кинетики и динамики сушки; принципиальные схемы и конструкции сушильных установок;

тепловой баланс конвективной сушильной установки; построение процесса сушки в h-d диаграмме влажного газа; теплообменники-утилизаторы для использования теплоты вентиляционных выбросов, отработанного сушильного агента, низкопотенциальных вторичных энергоресурсов; основные конструкции, принцип действия, основы расчета и подбора стандартного оборудования; вспомогательное оборудование.

Для освоения дисциплины необходимо знать:

«Гидрогазодинамика», «Тепловые двигатели и нагнетатели». В теплотехнологических установках главное место занимают такие процессы, как нагревание, кипение, выпаривание, сушка, разделение, ректификация и сопутствующее им охлаждение, конденсация и другие.

3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В

РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

В результате изучения дисциплины в соответствии с квалификационной характеристикой выпускников, студенты должны - энергопроизводящее и энергопотребляющее оборудование электрических, тепловых, воздуходувных, газовых, холодильных станций, в том числе основы проектирования и эксплуатации тепломассообменных установок и аппаратов.

- выполнять технологические и конструктивные расчеты энергоустановок промышленных предприятий, осуществлять расчет и выбрать вспомогательное оборудование и сооружение для тепловых и технологических выбросов.

владеть навыками:

- пользования методическими нормативными материалами, технической и технологической документацией, современными информационными средствами и технологиями;

- расчета тепловых и материальных балансов тепломассообменных аппаратов и установок;

- подбора и расчета стандартного оборудования.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕПЛОМАССООБМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ»

фикация теплообменного оборудования промышленных предприятий.

Тема 2. Рекуперативные теплообменные аппараты.

Тема 3. Тепловые трубы.

Тема 5. Выпарные и кристаллизационные установки.

Тема 6. Смесительные теплообменники.

Тема 7. Сушильные установки.

Тема 8. Перегонные и ректификационные установки.

5. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ

Модуль 1 «Тепломассообменное оборудование промышленных предприятий»

Тема 1. Введение. Основные виды и классификация теплообменного оборудования промышленных предприятий. Понятия, определения и классификация промышленного теплообменного оборудования. Теплообменные и тепломассообменные аппараты. Теплоносители.

Тема 2. Рекуперативные теплообменные аппараты. Конструкции рекуперативных теплообменных аппаратов. Расчет и последовательность проектирования теплообменных аппаратов (тепловой конструктивный расчет, поверочный тепловой расчет, компоновочный и гидравлический расчеты).

Тема 3. Тепловые трубы. Принцип действия тепловой трубы. Тепловые трубы с капиллярно-пористыми материалами. Термосифоны. Пример расчета.

Модуль 2 «Тепломассообменные аппараты и установки»

Тема 4. Регенеративные теплообменные аппараты и установки. Конструкции регенеративных теплообменных аппаратов и установок. Особенности теплообмена в слое. Тепловой расчет регенераторов. Аппараты с кипящим слоем.

Тема 5. Выпарные и кристаллизационные установки. Свойство растворов. Выпаривание растворов. Технологические схемы выпарных установок.

Выпарные аппараты. Тепловой расчет. Расчет выпарных аппаратов. Кристаллизационные установки.

Тема 6. Смесительные теплообменники. Применение смесительных теплообменников. Аппараты с неподвижным контактом газов и жидкости. Скрубберы. Пример расчета скруббера.

Тема 7. Сушильные установки. Механическое обезвоживание. Свойства влажных материалов как объектов сушки. Процесс сушки. Динамика сушки.

Кинетика сушки. Конвективная сушка. Материальный и тепловой балансы конвективных сушильных установок. Сушка твердых дисперсионных материалов. Сушка жидкотекучих материалов.

Тема 8. Перегонные и ректификационные установки. Общие сведения о перегонке и ректификации. Ректификационные установки. Конструкции ректификационных колонн. Роторные, центробежные и пленочные колонны.

Модуль 3 «Холодоснабжение предприятий»

Тема 9. Холодоснабжение предприятий. Термодинамические основы охлаждения. Адиабатическое расширение и дросселирование. Вихревой и термоэлектрические эффекты. Функциональные схемы и теоретические циклы работы одноступенчатой паровой холодильной машины и их теоретические расчеты. Рабочие вещества паровых холодильных машин и хладоносители.

Анализ теоретических и действительных рабочих процессов в цилиндре компрессора. Объемные и энергетические потери в компрессоре. Компрессоры холодильных машин (классификация, Герметичные, Ротационные, Винтовые, Бессальниковые, Турбокомпрессоры). Абсорбционные, пароэжекторные и воздушные холодильные машины. Теплообменные аппараты и вспомогательное оборудование холодильных машин. Расчет компрессоров, испарителей и охлаждающих батарей, воздухоохладителей и вспомогательных аппаратов.

5.2 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ 1. Тепловой расчет четырех ходового рекуперативного теплообменника 2. Конструктивный расчет трубчатых теплообменных аппаратов жесткой конструкции 3. Гидравлический расчет трубчатых теплообменных аппаратов рекуперативного типа 4. Расчет тепловых труб и термосифонов 5. Расчет вакуум выпарных аппаратов 6. Расчет скруббера для охлаждения воздуха водой 7. Расчет одно и многоступенчатой холодильной машины 8. Расчет компрессоров холодильных машин и для сжатия воздуха 5.3 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ 1. Изучение конструктивных характеристик сетевого подогревателя 2. Изучение конструктивных характеристик деаэраторов разных типов 3. Расчет и конструирование деаэрационных колонок 4. Изучение конструктивных характеристик аппаратов с кипящим слоем 5. Изучение конструктивных характеристик сушильных установок 6. Расчет и конструирование сушильных установок

6. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

№ № раздела (темы) Форма (вид) самостоятельной рабо- Трудоемкость 1 Модуль 1. Тепло- Подготовка к выполнению прак- массообменное тических работ. Подготовка отчеоборудование про- тов по выполнению лабораторных мышленных пред- работ. Подготовка к контролиприятий. рующему тесту по модулю. Подготовка к контрольной работе.

2 Модуль 2. Тепло- Подготовка к выполнению прак- массообменные ап- тических работ. Подготовка отчепараты и установки. тов по выполнению лабораторных работ. Подготовка к контролирующему тесту по модулю. Подготовка к контрольной работе.

3 Модуль 3. Холодо- Подготовка к выполнению прак- снабжение пред- тических работ. Подготовка отчеприятий. тов по выполнению лабораторных работ. Подготовка к контролирующему тесту по модулю. Подготовка к контрольной работе.

7. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Наилучшей гарантией глубокого и прочного усвоения дисциплины «Тепломассообменное оборудование предприятий» является заинтересованность студентов в приобретении знаний. Поэтому для поддержания интереса студентов к познанию методов математического описания информационных потоков с различной степенью полноты и достоверности необходимо использовать различные образовательные технологии, а также задействовать все атрибуты процесса научного познания.

При преподавании дисциплины «Тепломассообменное оборудование предприятий» используется технология модульного обучения.

При чтении лекций по данной дисциплине используется такой неимитационный метод активного обучения, как «Проблемная лекция». Где перед изучением модуля обозначается проблема, на решение которой будет направлен весь последующий материал модуля.

При проведении практических занятий можно использовать либо «Мозговой штурм», либо «Метод Дельфи», которые будут направленные на вовлечение всех студентов в решении конкретных задач.

При выполнении лабораторных работ используются прием интерактивного обучения «Кейс-метод»: задание студентам для подготовки к выполнению лабораторной работы имитирующей реальное событие; обсуждение с преподавателем цели работы и хода выполнения ее выполнения; обсуждение и анализ полученных результатов; обсуждение теоретических положений, справедливость которых была установлена в процессе выполнения лабораторной работы.

8. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ

УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ

ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

8.1 Контрольная работа Контрольная работа выполняется в конце семестра по всем пройденным модулям семестра. В контрольной работе содержится четыре задачи. Контрольная работа направлена на проверку умений студентов применять полученные теоретические знания в отношении определенной конкретной задачи.

8.2 Контролирующий тест Контролирующий тест проводится по темам соответствующих модулей.

В каждом тестовом задании от 7 до 10 заданий. Тест выявляет теоретические знания, практические умения и аналитические способности студентов.

8.3. Вопросы к экзамену a. Тепло и массообменные процессы и установки (классификация, понятия и определения);

b. Теплообменные и тепломассообменные аппараты;

c. Теплоносители (назначение, агрегатное состояние рабочие t-ры и давление);

d. Конструкции рекуперативных теплообменников;

e. Расчет и последовательность проектирования теплообменных аппаратов рекуперативного типа;

f. Тепловой конструктивный расчет рекуперативного теплообменного аппарата;

g. Поверочный и компоновочный расчет рекуперативного теплообменного h. Гидравлический расчет теплообменного аппарата рекуперативного типа;

i. Тепловые трубы (устройство, принцип действия);

j. Тепловые трубы с капиллярно-пористым материалом;

k. Термосифоны (трубы Перкинса);

l. Конструкции регенеративных теплообменных аппаратов;

m. Тепловой расчет регенераторов;

n. Регенеративные аппараты с кипящим слоем;

o. Смесительные теплообменные аппараты;

p. Аппараты с непосредственным контактом газов и жидкости (скрубберы);

q. Процесс сушки;

r. Основные уравнения теплообмена;

s. Теплообменные и тепломассообменные аппараты;

t. Конденсатор холодильных установок, теплообменники и переохладители, устройство и их расчет;

u. Адиабатическое расширение и дросселирование;

v. Испарители холодильных установок и их расчет;

w. Термодинамические процессы и обратный цикл;

x. Фазовый переход вещества;

y. Свойства влажных материалов, как объектов сушки;

z. Процесс сушки;

aa. Динамика сушки;

bb. Вихревой и термоэлектрический эффекты;

cc. Кинетика сушки (кривые сушки и скорости сушки);

dd. Схема и цикл одноступенчатой холодильной установки с регенеративным теплообменником;

ee. Конвективная сушка (сушильные установки, сушильные агенты);

ff. Рабочие вещества паровых холодильных машин и хладоносители;

gg. Материальный и тепловой балансы процесса сушки;

hh. Теплофизические, физико-климатические и физиологические свойства холодильных агентов;

ii. Сушка твердых дисперсионных материалов;

jj. Хладоносители их свойства и область применения;

kk. Сушка жидкотекучих материалов;

ll. Объемные потери в компрессоре;

mm. Перегонка и ректификация (процессы тепло и массообмена);

nn. Анализ теоретических и действительных рабочих процессов в цилиндре компрессора;

oo. Ректификационные установки;

pp. Индикаторная диаграмма рабочих процессов в цилиндре компрессора;

qq. Конструкции ректификационных колонн;

rr. Энергетические потери в действительном цикле компрессора;

ss. Роторные, центробежные и пленочные колонны;

tt. Схема и цикл работы двух ступенчатых холодильных машин;

uu. Теоретический расчет одно ступенчатой холодильной машины;

vv. Абсорбционные и пароэжекторные холодильные машины.

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕПЛОМАССООБМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ПРЕДПРИЯТИЙ»

а) основная литература:

1. Цветков, Федор Федотович. Тепломассообмен [Текст] : учеб. пособие :

доп. Мин. обр. РФ / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. - 3-е изд., стер. - М. :

Изд-во Моск. энергет. ин-та, 2006. - 550 с.

2. Теплотехника [Текст] : учеб. / под ред. А. П. Баскакова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : БАСТЕТ, 2010. - 326 с.

3. Теплотехника [Текст] : учеб. : рек. Мин. обр. РФ / под ред. В. Н. Луканина. - 7-е изд., испр. - М. : Высш. шк., 2009. - 672 с.

б) дополнительная литература:

4. Сборник примеров и задач по тепломассообменным процессам,аппаратам и установкам [Текст] : учеб.пособие / Горбенко В.А., Архипов Л.И., Данилов О.Л.; редактор Ефимов А.Л. - М. : Изд-во МЭИ, 1997. - 116с.

5. Тепломассообменное оборудование предприятий [Текст] : учеб.-метод.

комплекс для спец. 140101 - Тепловые электрические станции / АмГУ, Эн.ф. ;

сост. С. П. Присяжная. - Благовещенск : Изд-во Амур. гос. ун-та, 2007. - 41 с.

6. Назмеев, Юрий Гаязович. Теплообменные аппараты ТЭС [Текст] : учеб.

пособие: рек. Мин. обр. РФ / Ю. Г. Назмеев, В. М. Лавыгин. - 3-е изд., стер. М. : Изд-во Моск. энергет. ин-та, 2005. - 260 с.

7. Самарский, Александр Андреевич. Вычислительная теплопередача [Текст] / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. - 2-е изд. - М. : Либроком, 2009. с.

8. Теплопередача [Текст] : учеб. пособие / под ред. В. С. Чередниченко. Новосибирск : Изд-во Новосиб. гос. техн. ун-та, 2004. - 199 с. : рис. - (Учебники НГТУ). - Библиогр.: с.196.

9. Цветков, Федор Федотович. Задачник по тепломассообмену [Текст] :

учеб. пособие : рек. УМО / Ф. Ф. Цветков, Р. В. Керимов, В. И. Величко. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Изд-во Моск. энергет. ин-та, 2008. - 196 с.

10. Справочник по теплообменным аппаратам паротурбинных установок [Текст] : справ. / под общ. ред. Ю. М. Бродова. - М. : Изд-во Моск. энергет.

ин-та, 2008. - 480 с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

№ Наименование ре- Краткая характеристика сурса 1 http://www.iqlib.ru/ Интернет-библиотека образовательных изданий, Периодические издания (профессиональные журналы) 1. Электричество;

2. Известия РАН. Энергетика;

3. Электрические станции;

4. Электрика;

5. Вестник МЭИ;

6. Промышленная энергетика;

7. Электротехника;

8. IEEE Transaction on Power Systems;

9. International Journal of Electrical Power & Energy Systems;

10. Energy Policy.

10.МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

В качестве материально-технического обеспечения дисциплины используются мультимедийные средства.

1. КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Теоретические сведения, необходимые для изучения дисциплины изложены в [1, 2]. Ниже приведен краткий конспект лекций, а также темы для самостоятельного изучения и вопросы для самопроверки.

Введение. Основные виды и классификация теплообменного оборудования промышленных предприятий.

Понятия, определения и классификация промышленного теплообменного оборудования. Теплообменные и тепломассообменные аппараты. Теплоносители.

Тепло- и массообменные процессы и установки основаны на использовании теплоты средних и низких параметров. Их разделяют на: высокотемпературные (400-2000 С ), среднетемпературные (150-700 С ), низкотемпературные(-150-+150 С ) и криогенные (ниже -150). К наиболее распространённым процессам относят: нагревание, охлаждение, конденсацию, выпаривание, сушку, дистилляцию, ректификацию, плавление, кристаллизацию, затвердевание.

Основными элементами тепломассообменных установок являются – теплообменные и тепломассообменные аппараты, камеры и др. устройства.

Теплообменник – устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими средами. Устройства, в которых одновременно протекает тепло и массообмен называют тепломассообменными. Перенос теплоты в них может осуществляться конвекцией, кондукцией, теплопроводностью, лучеиспусканием при наличии фазовых и химических превращений.

Движущиеся среды, обменивающиеся теплотой называют теплоносителями или в холодильной установке хладагентами.

Теплообменные аппараты различают по назначению, принципу действия, фазовому состоянию теплоносителей, конструктивным и другим признакам. Их называют: подогревателями, испарителями, паропреобразователями, конденсаторами, холодильниками, радиаторами. К тепломассообменным аппаратам – скрубберы, применяемые для осушки, увлажнения и очистки воздуха от пыли и вредных паров и газов, ректификационные колоны, абсорберы, абсорбционных холодильных установок, сушильные камеры, градирни для охлаждения воды. В отдельную группу выделяют реакторы – в которых протекают химические реакции.

По принципу действия различают – поверхностные и контактные. Поверхность твёрдой стенки или границы раздела контактирующих сред, через которую осуществляется теплообмен, называется поверхностью теплообмена, а если теплообмен сопровождается передачей массы – поверхностью тепломассообмена. Поверхностные теплообменные аппараты делят на рекуперативные и регенеративные.

Рекуперативные аппараты работают в стационарном или периодическом режиме. Периодического действия – сосуды большой вместимости, которые периодически заполняют обрабатываемыми материалами.

Регенеративные теплообменные аппараты тоже могут работать в стационарном и периодическом режиме. В аппаратах периодического действия горячий и холодный теплоносители поочерёдно контактируют с неподвижной насадкой. В аппаратах непрерывного действия потоки теплоносителей разделены подвижной, вращающейся поверхностью нагрева (насадкой), различные части которой попеременно контактируют то с греющими, то с нагреваемыми теплоносителями.

Если участвующие в теплообмене горячие и холодные среды перемешиваются вдоль поверхности нагрева в одном и том же направлении – прямоточные. При встречном движении – противоточные и при перекрёстном – перекрёстноточными. Эти схемы движения теплоносителей и сред называют простыми. Путь, пройденный теплоносителем в тепломассообменном аппарате без изменения направления, называют ходом. Если один из потоков меняет направление 1, 2, 3 … n раз – аппарат называют одно, двух и т.д. ходовым. Если обмен теплотой и массой в аппарате происходит между двумя потоками, его называют двухпоточным, тремя – трёхпоточным.

1.3 Теплоносители классифицируют по назначению, агрегатному состоянию и диапазону рабочих температур и давлений. По назначению выделяют греющий теплоноситель, охлаждающий теплоноситель, промежуточные тепло и хладоносители, хладагент, сушильный агент и т.д. По агрегатному состоянию различают однофазные и многофазные.

К однофазным относят – низкотемпературная плазма, газы, не конденсирующие пары, не кипящие и не испаряющиеся под высоким рабочим давлением жидкости, их смеси, растворы, твёрдые сыпучие материалы.

К двух- и много фазным – кипящие, испаряющиеся и распыляемые газом жидкости, конденсирующиеся пары, парогазовые смеси, плавящиеся и затвердевающиеся возгоняющиеся (сублимирующие) твёрдые вещества, пены, газовзвеси, аэрозоли и др. запылённые газовые потоки, эмульсии, суспензии, шламы, пасты и прочие реологические сложные системы.

По температуре выделяют: высокотемпературные (В), среднетемпературные (С), низкотемпературные (Н) и теплоносители криогенных температур.

В – топочные дымовые газы (t=1500 С ) и вещества, температура кипения которых при атмосферном давлении превышает 200 С (минеральные масла, кремний и дифинильные соединения, расплавы солей (Na и K), нафталин и др.) С – водяной пар, воду, воздух; пар используют при температурах 650 С, воду – до 100 С.

Н – низкотемпературные такие, температура кипения которых при давлении 0,1 МПа не превышает 0 С (холодильные агенты, хладоносители).

Криогенные – сжиженные газы (кислород, водород, азот, воздух и др.) и их пары. Область их применения лежит ниже – 150 С. В таблице приведены рабочие давления, температуры и скорости движения.

Условия применения теплоносителей:

Фреон -12, -22, аммиак, О2, СО Рассол СаCl Приведённые ориентировочные значения рабочих температур, давлений и скоростей, позволяют выполнить расчёты и провести анализ эффективности системы.

Рекуперативные теплообменные аппараты.

Конструкции рекуперативных теплообменных аппаратов. Расчет и последовательность проектирования теплообменных аппаратов (тепловой конструктивный расчет, поверочный тепловой расчет, компоновочный и гидравлический расчеты) Конструкции теплообменников разнообразны и определяются областью их применения и назначения. Наибольшее распространение получили кожухотрубчатые теплообменники (рис 2.2), предназначенные для работы с теплоносителями жидкость – жидкость, пар – жидкость, газ – жидкость, газ – газ. Они выполнены из рядов труб, собранных при помощи решеток в пучок и заключенных в кожух обычно цилиндрической формы. Концы труб для обеспечения плотности их соединения с трубными решетками развальцовывают, реже припаивают или приваривают к трубным решеткам. Обычно применяют трубы с внутренним диаметром не менее 12 мм и не более 38 мм.

Длина трубного пучка может составлять от 0,9 до 5-6 м. Толщина стенки труб от 0,5 до 2,5 мм. Проходное сечение межтрубного пространства кожухотрубного теплообменника превышает проходное сечение труб в 2,5-3 раза.

Для интенсификации теплообмена увеличивают скорости теплоносителей с низким коэффициентом теплоотдачи, для чего теплообменники по теплоносителю, проходящему в трубах, делают двух, четырех и многоходовыми, а в межтрубном пространстве устанавливают сегментные или концентрические поперечные перегородки. Если перепады давления между греющей и нагреваемой средами в аппарате достигают 10 МПа и более применяют змеевиковые теплообменники с витыми трубами.

Кроме кожухотрубчатых применяют:

- секционные теплообменники. Из них удобно подбирать необходимую площадь поверхности нагрева, однако у них выше расход металла.

- разборные многопоточные теплообменники «труба в трубе» с давлением 2,5-9 МПа, температура 40-45°С.

- испарители и паропреобразователи.

- ламельные теплообменники. Они аналогичны кожухотрубчатым, имеют кожух, в который заключен пучок труб, но не круглых, а плоских, образованных попарно сваренными пластинами толщиной 1,5-2 мм. Внутренний гидравлический диаметр составляет 7-14 мм, длина 2-6 мм, диаметр кожуха от 100 до 1000 мм. Рабочее давление в аппарате достигает 4,5 МПа. Предназначены для работы с теплоносителями: жидкость-жидкость, газ – газ, пар – жидкость. Рабочее давление 1-4,5 МПа и t 150°С.

- спиральные теплообменники – аппараты, в которых каналы для теплоносителей образованы двумя свернутыми в спирали на специальном станке листами. Такие теплообменники изготавливают из стали шириной от 0,2 до 1,5 мм с поверхностью нагрева от 3,2 до 100 м2 при расстоянии между листами от 8 до 12 мм и толщине стенок 2мм для давления 0,3 МПа и 3 мм до 0, МПа. Монтируют их блоками по два, четыре и восемь аппаратов и применяют для нагревания и охлаждения жидкостей и растворов. Вертикальные используют для конденсации чистых паров и паров из парогазовых смесей.

- пластинчатые теплообменники имеют щелевидные каналы, образованные параллельными пластинами, для эффективности и компактности им придают различные профили. Толщина пластины от 0,5 до 2 мм. Поверхности теплообмена одной пластины от 0,15 до 1,4 м. Расстояние между пластинами от 2 до 5 мм. Их выполняют разборными и неразборными. Разборные выдерживают температуру от 20 до 150°С и давление не боле 2-2,5 МПа. Неразборные выполняют сварными, они работают при t до 400°С и давлениях до 3 МПа.

В пищевой промышленности используют теплообменники с пленочным движением жидкости. В пленке температурные напоры меньше чем при заполнении всего сечения канала, а скорость движения выше, в итоге избегается перегрев и сохраняются витамины в продукте.

Для нагревания воздуха горячей водой или паром в системах кондиционирования и вентиляции, а также с целью использования теплоты дымовых газов котлов, промышленных печей, газотурбинных установок используют воздухоподогреватели, калориферы, рекуператоры и экономайзеры.

В калориферах подогревается воздух до 300-400°С. При температурах газа 900-1000°С используют термоблочные рекуператоры. Экономайзеры имеют змеевиковые трубчатые поверхности, омываемые снаружи поперечным потоком дымовых газов. В них получают воду с температурой 200С. В холодильных машинах и кондиционерах используют змеевиковые поверхности и трубные пучки из гладких и ребристых стальных труб.

В практике расчета и проектирования теплообменных аппаратов принято различать тепловой конструктивный, тепловой поверочный, компоновочный, гидравлический, механический и технико-экономический расчеты. Тепловой конструктивный расчет выполняют с целью создания нового по конструкции аппарата или выбора его из числа стандартных. В поверочном расчете требуется определить конечные температуры теплоносителей или тепловую мощность при известных размерах, начальных параметрах и свойствах теплоносителей. В компоновочном расчете устанавливают основные соотношения между площадью поверхности теплообмена, проходными сечениями каналов для теплоносителей, числом ходов, габаритными размерами теплообменника.

Целью гидравлического расчета является определение гидравлических сопротивлении проходных каналов теплообменника и затрат мощности на перемещение теплоносителей и технологических сред. Механический расчет включает проверку деталей аппарата и их соединений на прочность, плотность и жесткость. При этом уточняются толщины трубных решеток, труб, днищ, и других деталей.

Тепловой конструктивный расчет двухпоточного рекуперативного теплообменника сводят к совместному решению уравнений теплового баланса и теплопередачи.

Q1=Q2, Q1 – количество теплоты, отданной греющим и воспринятой нагреваемым теплоносителем Q2.

Уравнение теплопередачи:

Q= Q2 =kFt, F – площадь поверхности теплообменника, t - средний температурный напор. Для двух теплоносителей, не имеющих фазового состояния, уравнение имеет вид:

G1c1 (t1 t1) = G2c2 (t 2 t 2 ), G – расход, c – удельная теплоемкость, t и t температуры греющего и нагреваемого теплоносителей на входе и выходе из аппарата. Если один из теплоносителей изменяет фазовое состояние, например, происходит конденсация пара при охлаждении его водой:

У труб, применяемых в теплообменных аппаратах dH/dВ1,4. Расчет коэффициента теплопередачи можно вести по зависимости для плоской стенки:

Выполнить тепловой конструктивный расчет вертикального пароводяного кожухотрубного подогревателя тепловой мощности Q=2,5·106 Вт. Параметры греющего пара: Рпар=2,5·105 Па, t в =70°С, t в =120°С, t п =130°С. Поверхность нагрева выполнена из латунных труб dВ / dH = 18/20 мм. Вода проходит по трубам, пар в межтрубном пространстве. Теплообменник расположен вертикально. Высота туб Н=4 м, = 0,99;

По таблицам для воды и водяного пара находим энтальпию пара при Рп и t п. h=2723 кДж/кг·К, температуру насыщенного пара ts=127°C и энтальпию конденсата при Рн и ts; hк =534 кДж/кг.

1) расход греющего пара 2) расход воды температуре tв=95°С;

3) средний температурный напор 4) поверхностная плотность теплового потока от пара к стенке, Вт/м2;

q1=1t1=10800 t10.75 ;

В теплообменном аппарате движение пленки конденсата ламинарное, поэтому для расчета, пользуются формулой Нуссельта 5) поверхностная плотность теплового потока через стенку трубы ( для латуни ст=105 Вт/мК.

Поверхностная плотность теплового потока через накипь ( принимаеи толщину накипи н=2 мм), теплопроводность н=3,49 Вт/мК.

Поверхностная плотность теплового потока от стенке к воде:

Для расчета в используется формула, так как движение в трубах турбулентное:

6) площадь поверхности нагрева 7) количество труб в одном ходе (число ходов принимаем = 4);

8) общая длина труб в четырех ходах 9) число ходов z=L/H=17,05/4=4,26, (принимаем z=4);

10) шаг между трубами s=1,5dн=1,5·20=30 мм;

11) рекомендуемая скорость перегретого пара 30-75 м/с.

Принцип действия тепловой трубы. Тепловые трубы с капиллярнопористыми материалами. Термосифоны. Пример расчета.

Принцип действия тепловой трубы (ТТ) описан в 1944 г. Гоулером.

Однако практическое применение ТТ началось в 1964 г. После работ (Гровера). В настоящее время ТТ находят применение в энергетике, металлургии, химической промышленности и других отраслях, что позволяет утилизировать низкопотенциальную теплоту на температурном уровне 100 C, что сложно осуществить с помощью других теплопередающих устройств. В Т трубе теплота от охлаждаемой среды отбирается в зоне испарения испаряющейся здесь жидкостью и с потоком образующегося пара переносится на значительное расстояние в зону охлаждения, где передаётся стенке трубы при конденсации. Образовавшийся конденсат возвращается снова в зону испарения. В зависимости от способа транспорта жидкости из зоны конденсации в зону нагрева можно выделить три типа труб:

а) Фитильные или капиллярные ТТ, по их внутренней поверхности уложен капиллярно-пористый материал – фитиль, пропитанный жидким теплоносителем. При внешнем подводе теплоты жидкость из фитиля испаряется по всей длине зоны L и в этой зоне создаётся капиллярное разряжение. За счёт этого разряжения жидкость подсасывается из охлаждаемой зоны ТТ – конденсатора (длина которого Lк ) в испаритель для повторного испарения.

Таким образом в ТТ имеет место процесс непрерывного переноса теплоты парообразования от испарителя к конденсатору. Между зонами испарения и конденсации располагается транспортная зона (длина L).

б) В гравитационных ТТ (термосифонах) возврат конденсата из конденсатора в зону испарения происходит за счёт силы тяжести, т.е в термосистемах обязательно расположение конденсатора выше зоны испарения.

в) В центробежных тепловых трубах корпус трубы вращается вокруг своей продольной оси. В таких трубах толщина слоя жидкости внутри ТТ в зоне конденсации больше, чем в зоне испарения, и возврат конденсата из зоны охлаждения в зону нагрева осуществляется за счёт центробежных сил.

Такие ТТ применяют для охлаждения электродвигателей, где вал электродвигателя одновременно является центробежной ТТ.

Условия циркуляции теплоносителя в ТТ определяются уравнением движения для жидкости и пара. Перенос теплоты от испарителя к конденсатору возможен только тогда, когда суммарные потери давления на отдельных участках трубы (силы сопротивления) будут меньше движущейся силы (имеющий капиллярный или массовый характер) т.е ! Pж, ! Pnтр - потери давления на трение при движении пара и жидкости;

! Pм - массовые силы, обусловленные ориентацией ТТ в пространстве;

“+”-когда испаритель расположен выше конденсатора;

“-”- наоборот;

R ' - минимальный радиус кривизны менисков жидкости в зоне испарения;

- поверхностное натяжение В общем случае процесс передачи теплоты от наружной поверхности испарителя к наружной поверхности конденсатора можно разделить на ряд составляющих.

В зоне испарения теплота Q передаётся от наружной поверхности стенки ТТ с температурой tи через стенку корпуса и фитиль теплопроводностью.

, -толщины стенки и фитиля; ст, ф - теплопроводность стенки и фитиля, пропитанного теплоносителем; tn - t-ра пара внутри ТТ; Fn - площадь поверхности зоны испарения. Аналогично для зоны конденсации:

Здесь Fк - площадь поверхности зоны конденсации; фк - толщина фитиля в зоне конденсации; tк - t-ра наружной поверхности стенки в зоне конденсации.

В первом приближении можно принять фи = фк = ф, тогда получим:

Термосифоны – трубы Перкинса. Их достоинство заключается простоте конструкции и возможности охлаждать тепловыделяющие поверхности сложной конфигурации, когда установка пористой структуры ТТ на тепловыделяющей поверхности затруднена. Применяется в энергетике, холодильной технике, нефтехимическая промышленность, системы охлаждения и термостабилизации различной электронной аппаратуры.

Термосифоны представляют герметически замкнутый объём, часть которого заполнена жидким теплоносителем. Тепловой поток плотностью q подводится к нижней части термосифона, а отводится от верхней. При подводе теплоты к нижнему теплоносителю в зоне нагревания происходит процесс испарения или кипения жидкости; образующиеся пары поднимаются вверх и конденсируются на внутренней стенки тепловода. Образовавшийся конденсат стекает в зону нагревания за счёт сил гравитации. В зависимости от геометрии термосифонной трубы различают термосифоны – цилиндрические, плоские с торцевым и боковым подводом. Наиболее распространены с боковым подводом теплоты.

Пример расчета. ТТ изготовлена из меди, теплоноситель – вода.

Внешний диаметр трубы d1 = 201 м, внутренний d 2 = 181 м; ф = 1,51 м.

Фитиль выполнен из медной стенки с пористостью = 0,55 ; радиус капилм, эффективная теплопроводность ф = 1, 7 Вт /( м К ; колярных пар R ' = 131 транспортная зона отсутствует ( LТ = 0 м ), длина испарителя LИ = 0,3 м. ТТрасположена горизонтально.

В зоне испарения соблюдаются условия подвода теплоты (Q=120 Вт).

На внешней поверхности конденсатора – граничные условия третьего рода и охлаждение трубы осуществляется потоком воздуха с t-рой tВ = 20 С ; коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху в = 80 Вт /( м К ). Требуется найти tры поверхности испарителя и конденсатора, а также максимальный тепловой поток, ограниченный капиллярными силами.

1) температура поверхности конденсатора 2) Полное термическое сопротивление боковой стенки зоны конденсации - теплопроводность меди [ ст = 380 Вт /( м·К)] 3) Температура поверхности испарителя. В первом приближении термическое сопротивление боковой стенки зоны испарителя Rи можно применять равным RК = 1, 210 м т.е считать, что слой жидкости в фитиле постоянен по длине ТТ.

4) Площадь поперечного сечения парового канала ТТ; d n - диаметр парового канала 5) Площадь поперечного сечения Фитиля 6) Физические свойства теплоносителя (воды и пара) определяются при средней температуре '=852,1кг/м3 ; r=2232103 Дж / кг ; µ''=12,310-6 Пас ; ''=0,725 кг/м Максимальный тепловой поток, ограниченный капиллярными силами равен:

2·952,1·1,8·10-10 ·0,595·10-4 0, 725(1,8·10-3 ) 2 ·2,5·10- Таким образом ТТ при заданной геометрии и режимных параметрах имеет максимальную теплопередающую способность, ограниченную капиллярными силами, 308 Вт, что в 2,56 раза больше заданного теплового потока Q=120 Вт.

Регенеративные теплообменные аппараты и установки.

Конструкции регенеративных теплообменных аппаратов и установок. Особенности теплообмена в слое. Тепловой расчет регенераторов. Аппараты с кипящим слоем.

Регенеративным теплообменным аппаратом называется устройство, в котором передача теплоты от одного теплоносителя к другому происходит с помощью теплоаккумулирующей массы, называемой насадкой.

Насадка периодически омывается потоком горячего и холодного теплоносителя. Для осуществления непрерывного процесса теплопередачи от одного теплоносителя к другому необходимы два регенератора, в то время как в одном из них происходит охлаждение горячего теплоносителя, в другом нагревается холодный теплоноситель. Затем аппараты переключаются, после чего в каждом из них процесс теплопередачи протекает в обратном направлении. Схема регенератора с неподвижной насадкой приведена на рисунке.

Переключение производится поворотом клапанов (шиберов) 1 и 2. Направление движения теплоносителей показано стрелками. Обычно переключение регенераторов производится автоматически через определенные промежутки времени. Главным элементом регенераторов, определяющим эффективность их работы, является насадка. Некоторые типы насадок приведены на рис. 3.2. Из применяемых в технике регенераторов можно выделить конструкции аппаратов работающие в области высоких, средних и очень низких температур. Теплообменники, работающие при высоких температурах, изготавливают из огнеупорного кирпича. Они могут нагревать до 1300°С примерно 500000 м3/ч воздуха – это воздухонагреватели доменных печей высотой до 50 м и диаметром до 11 м. Для среднетемпературных процессов в технике используют воздухонагреватели непрерывного действия с вращающимся ротором.

Регенеративные вращающиеся подогреватели применяют на электростанциях в качестве воздухонагревателей для использования теплоты дымовых газов, выходящих из котлов. Насадка в виде ротора вращается в вертикальной или горизонтальной плоскости с частотой 3-6 об/мин. и попеременно омывается то горячими газами (при этом нагреваясь), то холодным воздухом (охлаждаясь). Достоинство – непрерывный режим работы, средняя температура нагреваемого воздуха – практически постоянная компактность. Недостатки – дополнительный расход энергии, сложность конструкции и невозможность герметичного отделения полости нагрева от полости охлаждения.

В настоящее время получили применение теплообменники с неподвижным, кипящим или падающим слоем из жаростойкого твердого, сыпучего теплоносителя. В них перегревают пары воды и органических жидкостей, нагревают воздух и газы до 2000°С, а твердый теплоноситель перемещается при помощи ковшовых элеваторов, виброподъемников или пневматических устройств.

В регенераторах горячие и холодные теплоносители проходят через насадку поочередно. Для большинства регенераторов продолжительность ее охлаждения н= 0. Для ускорения процессов насадки (кирпичи) нагревают и охлаждают симметрично с обеих поверхностей. Методика расчета регенераторов как и рекуператоров базируется на уравнениях теплообмена и теплового баланса, и предполагает расчет среднелогарифмической разности температур. Количество теплоты, передаваемое дымовыми газами насадке в период ее нагревания:

QH=kH( t г t нас.н )F н, tн и tнас.н усредненные по объему и по времени температуры горячего теплоносителя и насадки; F – площадь поверхности насадки;

kH – средний коэффициент теплоотдачи конвекцией излучением. Первое слагаемое характеризует внешнее тепловое сопротивление кирпича, а второе – внутреннее, следовательно:

Аналогично для периода охлаждения:

Из принципа работы регенератора следует, что QH= Q0=Q передаваемой теплоты. Если принять в первом приближении, что в периоды нагревания и охлаждения tнас.н = tнас.0, то можно получить формулу для расчета передаваемой теплоты.

Сопоставляя это выражение с общим уравнением теплоотдачи Qпер=( t г t 0 )F·kц следует, что коэффициент теплопередачи за цикл определяется соотношением, стоящим в знаменателе предыдущей формулы и для условий правильных и нагревательных печей н=о=0,5 ц, тогда тивление аккумулирования для условий нагревания и охлаждения кирпича постоянным тепловым потоком. В действительности такие условия не выполняются, поэтому средняя температура насадки в период нагревания больше аналогичной на величину, называемую температурным гистерезисом средней по массе температуры насадки.

= tнас.н - tнас.0 =tпер/, tпер – максимальный перепад средней по массе температур насадки, – коэффициент температурного гистерезиса. Для регенератора плавильных и нагревательных печей =10,0, а для доменных воздухонагревателей =2-5 и следовательно = tпер/ и с учетом этого получим:

r·F··c··=q·н·F, r – радиус, толщина кирпича.

После преобразований будем иметь:

Таким образом величина температурного гистерезиса выражена через параметры, определяющие тепловую работу регенератора и получим коэффициент теплопередачи за цикл:

Из уравнения видно, что тепловое сопротивление элемента насадки состоит из двух слагаемых. Первое в квадратных скобках связано с тепловым потоком по ее толщине, а второе с аккумулированием теплоты и увеличением толщины (кирпича) уменьшается, а второе увеличивается и тогда существует ее оптимальная толщина для конкретных параметров и условий работы.

Отличие методик работы теплового расчета регенераторов и рекуператоров состоит в способе определения коэффициента теплопередачи. Исходной величиной для расчета является количество теплоты, которое регенератор должен передать нагреваемой среде, равное произведению полной теплоемкости нагреваемого воздуха на изменение его температуры, т.е. Wxtx. Конечная цель – определение площади поверхности нагрева и объема насадки.

Широко распространены аппараты с кипящим слоем, в которых твердые частицы становятся подвижными относительно друг друга за счет обмена энергией с взвешивающим их потоком. такое состояние имеет название «псевдоожиженного» или кипящего слоя, вследствие внешнего сходства с поведением обычной капельной жидкости. Кипящему слою присущи свойства:

- текучесть, вязкость, поверхностное напряжение. Процессы «псевдоожижения» твердых материалов применяют в химической промышленности(газификация топлив, обжиг руд), физико-химической (сушка, термическая обработка металлов, нагревание и охлаждение газов), механической (обогащение, гранулирование, смешивание и транспортировка зернистых материалов).

Преимущества «псевдоожижения»:

1) вследствие текучести непрерывность перемещения по трубам;

2) увеличение скорости процесса за счет снижения сопротивления газовой фазы в условиях «псевдоожижения».

3) выравнивание температурного поля при интенсивном перемешивании твердых частиц и устранение перегрева и нарушений протекания технологических процессов.

1) выравнивание температур (при интенсивном перемешивании) приводит к уменьшению движущей силы процесса.

2) истирание и измельчение твердых частиц, эрозия аппаратуры и возникновение заряда статического электричества.

3)большие затраты энергии, необходимой установке мощных газоочистительных устройств.

При прохождении газа (жидкости) через слой зернистого материала различают:

а) неподвижный слой;

б) кипящий слой при w w0;

в) слой с барботажем газовых пузырей;

г) поршнеобразный слой;

д) слой со сквозными каналами;

е) унос твердых частиц при w w0;

ж) фонтанирующий слой;

Важную роль в аппаратах с псевдоожиженным слоем зернистого материала играет конструкция опорно-распределительной решетки. К ней предъявляют ряд требований: равномерное распределение потока газа (жидкости0 по сечению, исключение образования застойных зон в слое, предотвращение провала твердых частиц при внезапном уменьшении скорости потока, минимальное гидравлическое сопротивление, простота конструкции и удобство эксплуатации. Конструктивно наиболее простыми являются плоские перфорированные или полусотовые решетки с круглыми или продолговатыми отверстиями. Слои зернистых материалов могут состоять из частиц одинаковых диаметров – «монодисперсный» слой и различных – «полидисперсный» слой.

Выпарные и кристаллизационные установки.

Свойство растворов. Выпаривание растворов. Технологические схемы выпарных установок. Выпарные аппараты. Тепловой расчет. Расчет выпарных аппаратов. Кристаллизационные установки.

Применение смесительных теплообменников. Аппараты с неподвижным контактом газов и жидкости. Скрубберы. Пример расчета скруббера.

Смесительные теплообменники применяют в химической, металлургической, пищевой промышленности, при производстве строительных материалов, минеральных удобрений и др. Их применяют (смесительные теплообменники) для нагревания, охлаждения, увлажнения, сушки газов, пылеулавливания, абсорбции, ректификации и т.д. Достоинства: Простота конструкции, высокие коэффициенты тепломассообмена, развитые поверхности контакта фаз и как следствие небольшие габариты; большие объёмные расходы обрабатываемого газа; широкий диапазон регулирования параметров. Отсутствие в газожидкостных теплообменниках разделительной стенки обеспечивает смешение теплоносителей. Непосредственный контакт газа и жидкости обуславливает протекание не только теплообменных, но и массообменных (испарение, конденсация) процессов Аппараты с непосредственным контактом газа и жидкости используют для снижения температуры отходящих газов (утилизации их теплоты), для очистки газов от жидкой и твёрдой дисперсных фаз, для выпаривания растворов в системах конденсирования воздуха и т.д. Среди аппаратов, предназначенных для осуществления процессов тепло и массообмена и пылеулавливания выделяют: полые скрубберы, насадочные скрубберы, барботажные и тарельчатые колонны, скрубберы с подвижным слоем шаровой насадки, трубы Вентуры.

В каждой из выделенных групп контактных аппаратов существует более узкая классификация. Полые скрубберы делят по назначению на охладительные и увлажнительно – охладительные. Скрубберы (трубы) Вентуры по способу подвода орошающей жидкости делят на аппараты с центральным подводом жидкости через конфузор, с периферийным орошением, с предварительным дроблением орошающей жидкости. Полые скрубберы (смесительные теплообменники) представляют собой колонны круглого или прямоугольного сечения. Орошающая жидкость, подаваемая сверху дробится на капли механическими форсунками грубого распыла, под давлением 0,3-0, МПа. При этом факелы распыла должны перекрывать всё поперечное сечение скруббера. Поток газа со скоростью 0,7-1,5 м/с направляется противоточно по отношению к каплям снизу вверх.

В скрубберах устанавливают каплеуловители, для уменьшения уноса жидкости. У них скорость газа может достигать 5-8 м/с. Для инженерных k = z (116,5 + 526Gж / GГ )(1 + tср /1000) Вт / м3 К температура газа; z- коэффициент, учитывающий направление движения фаз;

для прямотока z=1, для противотока z=2.

Применение полых скрубберов объясняется простотой конструкции, высокими до 6 8·10 Вт /( м К ) - значениями k - объёмный коэффициент теплопередачи, возможностью работы с загрязнённой орошающей водой, большими расходами обрабатываемого газа. Применяют следующие скрубберные насадки: кольца Ращита; сёдла Берля, кольца с перегородками, шары, пропеллерные насадки, кольца Паля, хордовая насадка, спирали, керамические блоки. Рассмотрим процесс тепло и массообмена в насадочном скруббере при противоточном движении воздуха и воды. Известны параметры воздуха на входе (Н’,t’,d’); t’- температура, H’- энтальпия влажного воздуха, d- влагосодержание воздуха, - относительная влажность. Влагосодержанием называют отношение массы пара к массе сухого воздуха, содержащегося в том же объёме влажного газа и выражают грамм на 1 кг сухого воздуха. D=1000 D/L, где D- кг водяного пара; L- кг сухого воздуха и ещё известны расходы воздуха L и охлаждающей воды GВ, а также температура воды на входе tВ и выходе tВ. Необходимо определить параметры воздуха на выходе из скруббера и построить процесс его осушки (увлажнения). В H-d диаграмме из уравнения теплового баланса для скруббера имеем: LH '+ GВ СВ t 'В = LH ''+ (GВ m! W )CВ tB '' ;

! W - количество влаги сконденсированной из воздуха. Так как ! W GВ, то в практических расчётах величиной ! W - пренебрегают. Для построения на Н-d диаграмме процесса осушки весь аппарат по высоте разбивают на n-участков;

H ' = H '' = n! H, где ! H - перепад энтальпий на каждом участке. Следовательно, значение Н в промежуточных сечениях можно определить так: а I сечении энтальпия равна H1 = H '! H, во II-м сечении H 2 = H ' 2! H, в i-сечении. Для каждого участка скруббера, находящегося между двумя соседними сечениями, можно составить уравнение теплового баланса, например, для участков I: LH '+ GBCРВ tB = GB CРВ tB + LH Процесс осушки воздуха строится по ступеням на H-d диаграмме следующим образом. На диаграмму наносят точку А, соответствующую начальным параметрам воздуха, а также значения энтальпий H1, Н 2,..., Н '' в каждом сечении. Далее на линии = 100% ( -относительная влажность) отмечают значения температуры воды в каждом сечении tB, t B1, tB 2,..., t B. На первом участке воздух с параметрами точки А смешивается с насыщенным воздухом, имеющим = 100% и tB = t B. Далее через точку А проводят линию смешения и при пересечении с Н=const получают точку а1, характеризующие параметры воздуха на этом промежуточном сечении. Для определения средней разности температур между теплоносителями рекомендуют формулу !t=, где в- отношение изменения температуры воздуха в ступени к полному изменению его температуры в смесительном аппарате; ! t ПР - разность температур между теплоносителями для одной ступени.

Расчет скруббера. Определить объём хордовой насадки скруббера, необходимого для охлаждения L=2,8 кг/с воздуха с начальной температурой t ' = 1500 C и Н’- энтальпией = 418 кДж/кг. Охлаждение производится водой в количестве GB =3,5 кг/с с температурой на входе tB = 15 C. Коэффициент компактности насадки = 48 м / м ; свободный объём V = 0, 77 м / м ; приведённый диаметр d Г = 0, 064 м.Температура воды на выходе из скруббера должна быть несколько ниже температуры мокрого термометра; применяем tB = 55 C.

Решение: из уравнения теплового баланса для скруббера определяем насадку скруббера на десять участков, строим ступенчатый процесс на H-d диаграмме, результаты сводим в таблицу. Определение средней разности температур между теплоносителями:

Скорость газа U ' в насадочной колонне при работе в режиме начала подвисания определяется из уравнения Re = 0, 45 Ar 0,57 ( L / GB )0,43 где Re = 4U ' /(µ) ;

Принимая скорость воздуха в свободном сечении U=0,5U’=1,93 м/с, находим диаметр скруббера:

Используя соотношение Льюиса определяем коэффициент теплоотдачи.

Механическое обезвоживание. Свойства влажных материалов как объектов сушки. Процесс сушки. Динамика сушки. Кинетика сушки. Конвективная сушка. Материальный и тепловой балансы конвективных сушильных установок. Сушка твердых дисперсионных материалов. Сушка жидкотекучих материалов.

Тепловая сушка сложный процесс, приводящий не только к обезвоживанию и к существенному изменению свойств и характеристик высушиваемого материала. Сушка – это совокупность тепловых и массообменных процессов, происходящих внутри влажного материала и за пределами его поверхности, обеспечивающих его обезвоживание. Согласно классификации (А.В. Лыкова) все влажные материалы делят на три группы: капиллярно – пористые, коллоидные и капиллярно – пористые коллоидные. Капиллярно – пористые материалы при обезвоживании практически не изменяют свои размеры. К ним относят – активированный уголь, песок, обожженные керамические материалы. Коллоидные материалы при изменении содержания в них влаги существенно изменяют геометрические размеры, сохраняя пластичные свойства. К ним относятся – мучное тесто, желатин и др. Капиллярно – пористые коллоидные материалы имеют капиллярно – пористую структуру, однако стенки капилляров эластичны, способны к набуханию при увлажнении и усыханию при обезвоживании. К ним относят – торф, ткани, кожу, древесину.

При сушке влага из внутренних слоев влажного материала передвигается к поверхности и затем испаряется в окружающую среду. На преодоление сил сцепления молекул влаги и со скелетом материала требуется затраты энергии. Поэтому свойства влажных материалов, а также скорость процессов переноса в них зависят в них от форм связи влаги с материалом. Согласно классификации П.А. Рэбиндера различают в порядке убывания три формы:

химическую, физико-химическую и физико-механическую. Химическая влага в виде гидроксильных ионов и в виде кристаллогидратов, ее связи могут быть разрушены в результате химической реакции или при прокаливании. Такая влага при сушке из материалов не удаляется и в дальнейшем не рассматривается.

Рисунок 1: Классификация форм связи с материалом влага влага микрока- макрока- смачимономоле- полимоле- осмоти- струк- пиляров пиляров вания кулярная кулярная ческая турная адсорбция адсорбция Физико-химическая влага представляет:

а) влагу в виде адсорбированного пара из окружающей среды поверхностью в порах, пустотах, капиллярах вещества называется адсорбционносвязанная влага.

б) влагу, проникающую в материал за счет осмотического давления, вызывающего избирательную диффузию влаги из окружающей среды через полупроницаемую оболочку – осмотически-связанную влагу. Адсорбция – процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов из газовой, парогазовой или жидкой смеси и концентрирования их на поверхности твердого пористого тела. Это тело называется адсорбентом, поглощаемое вещество – адсорбтивом, оно же в концентрированном виде на поверхности адсорбента – адсорбатом.

Адсорбционно-связанную влагу по назначению энергии связи делят на влагу моно- и полимолекулярной адсорбции. Первая обладает свойством упругого тела; температура замерзания ее снижается до 70°С, плотность повышается. Количество влаги Gвл, содержащейся в материале в расчете на единицу массы абсолютно сухого материала Gc называют влагосодержанием.

Wc = Gвл ·100/ Gc,%.

В сушильной технике используют понятие влажности материала:

Wо = Gвл ·100/(Gc+ Gвл),%.

Для осуществления процесса сушки к влажному материалу необходимо подводить теплоту. В зависимости от способа подвода теплоты различают сушильные установки: конвективные, кондуктивные, терморадиационные, комбинированные (конвективно-радиационные, конвективно-кондуктивнорадиационные). За исключением специальных случаев сушки (сублимационная сушка, сушка со сбросом давления и т.д.). Сушка – перемещение влаги внутри материала в зону фазового превращения, затем преобразование и удаление пара в окружающую среду. Испарение влаги создает перепад влагосодержания, что вызывает непрерывное движение влаги в направлении к поверхности материала и уменьшение его локального (U) и среднего (Wc) влагосодержания.

Во влажном теле существуют изменяющиеся во времени влажная зона и зона испарения. У поверхности влажной зоны, где испаряется наибольшее количество влаги, сушильный агент находится в состоянии насыщения (= – относительная влажность). У внешней поверхности зоны испарения парциальное давление паров удаляемой жидкости равно давлению паров в сушильном агенте. Это давление меньше давления насыщенного пара над свободной поверхностью жидкости и его значение зависит от влагосодержания и температуры материала.

Постоянное изменение этих величин во времени (рис) обуславливает переменность влагосодержания сушильного агента d1/2 у поверхности материала. Рисунок – общая схема тепло- и массообмена влажного тела сушильным агентом.

Равновесной влагой называют ту часть общей влаги в материале, которая не может быть удалена при данных условиях сушки. Влагосодержание материала, соответствующее этому количеству влаги, называют равновесным W рс.

Количество содержащейся в материале влаги, которая находится в равновесном состоянии с насыщенной газообразной средой (=1) определяют гигроскопическое влагосодержание WТС.

и U – локальное влагосодержание материала.

d1/2 – переменность влагосодержания сушильного агента.

При постоянных параметрах режима конвективной сушки вся теплота, подводимая к влажному материалу, расходуется только на испарение влаги, т.е.:

q m = (t c t м ) / r, где r – теплота преобразования, – коэффициент поверхности от сушильного агента к влажной поверхности материала, tс и tм – температуры сушильного агента и поверхности материала.

Динамику сушки определяют изменения локальных влагосодержаний (U) и температуры внутри материала, в пространстве и во времени. Перемещение влаги внутри материала происходит в виде жидкости и пара. С уменьшением влагосодержания материала для пара возрастает. Перенос газообразного вещества обусловлен направленным движением отдельных молекул. За счет взаимной диффузии молекул пара и воздуха, молярным переносом под действием давления в разных точках тела. Движение жидкости обуславливается действием капиллярных, осмотических, гравитационных, термокапилярных и других сил.

Изменения во времени средних по объему высушиваемого материала влагосодержания Wc и температуры t называют кинетикой сушки. Закономерности (Wc=f() и t=f(), Wc – среднее объемное влагосодержание) положены в основу определения продолжительности сушки до заданного конечного влагосодержания, количества испарения влаги и теплоты на сушку. Графическая зависимость Wc=f() называют кривой сушки:

Изменение влагосодержания во времени в этом периоде происходит линейно и зависит от условий теплообмена; Wnc - постоянное объемное влагосодержание; Wкр - критическое влагосодержание; W рc - равновесное влагосодерc жание.

Участок: о-а – период нагревания (характеризуется увеличением а-в – период постоянной скорости или 1-ый период сушки в этом периоде.

Период постоянной скорости сушки продолжается до критического влагосодержания Wкр и при этом внутри-диффузионное (сопротивление переноc су пара в пограничном слое) и внешне-диффузионное сопротивление равны.

Дальше начинается период падающей скорости. Скорость сушки принимает нулевое значение при достижении материалом равновесного влагосодержания W рc, которое соответствует такому динамическому равновесию, при котором поток влаги из материала за счет испарения и поток влаги к поверхности материала из окружающей среды (конденсация) равны, т.е. количество влаги в материале остается постоянным во времени.

Между скоростью сушки и плотностью потока влаги из материала qm существует связь верхности и объем.

Виды кривых скорости сушки определяются формой связи с материалом:

1 – тонких волокнистых материалов (бумага, картон);

2 – сушки коллоидных тел;

3 – сушки капиллярно пористых тел;

5 – сушка сухарей;

1, 2, 3 – для них характерно одно значение критического влагосодержания; 4, 5 – эти материалы имеют сложную структуру, имеют разные формы связи влаги с материалом.

Г – коэффициент формы (Г=3 – пластина, Г=4 – цилиндр, Г=5 – шар);

аm – коэффициент диффузии свободной влаги в материале;

R – характерный р-р материала.

Рис. Кривые скорости сушки распространенных групп материалов Максимальное гигроскопическое влагосодержание некоторых материалов ( wгс,%):

1.Асбест – 1%;

2.Бумага – 17,2%;

3.Вата стеклянная – 0,62%;

4.Кокс – 2,85%;

5.Торф – 8,33%;

6.Уголь – 2,32% 7.Ткань (х/б) – 13,9%;

8.Шлакобетон – 13,9%;

9.Гибсошлакобетон – 11,5%;

10.Дерево – 23,8%;

Наибольшее распространение в промышленности и с/х для обезвоживания материалов получили конвективные сушильные установки. Сушильный агент является не только теплоносителем, но и влагопоглощателем, уносит пары влаги.



Pages:   || 2 |
 


Похожие работы:

«1 Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе Изучение рабочих характеристик дизельгенераторов марки ДГ50-1500 по дисциплине Системы управления энергетическими и технологическими процессами для студентов специальности 7.092201 - Электрические системы и комплексы транспортных средств для студентов дневной и заочной форм обучения Севастополь Create PDF files without this message by purchasing novaPDF...»

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой Энергетики Н.В.Савина _2007г. ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТАНОВКИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ для специальности 140211 – Электроснабжение Составитель: ст. преп. Я.В. Кривохижа Благовещенск 2007 г. 1 Печатается по решению редакционно-издательского совета факультета социальных наук Амурского государственного университета Я.В. Кривохижа Учебно-методический комплекс...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северо – Западный государственный заочный технический университет Кафедра теплотехники и теплоэнергетики КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ Методические указания к выполнению курсового проекта Факультет энергетический Направление и специальности подготовки дипломированного специалиста: 650800 – теплоэнергетика 100500 – тепловые электрические станции 100700 – промышленная...»

«ГБОУ ВПО ПЕРВЫЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И. М. Сеченова МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПЕДИАТРИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ кафедра гигиены детей и подростков ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ГИГИЕНЕ ПИТАНИЯ Часть IV ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЛЕЧЕБНОГО И ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ учебно-методическое пособие для студентов педиатрического факультета Москва – 2014 1 Авторский коллектив: д.м.н., профессор, член-корреспондент РАМН В. Р. Кучма, д.м.н., профессор Ж. Ю....»

«Утверждены Приказом Председателя Комитета по атомной энергетике Министерства энергетики и минеральных ресурсов Республики Казахстан № 88-пр. от 05 ноября 2008 г. Методические указания по информированию, расследованию и учету нарушений в работе исследовательских ядерных установок Общие положения 1. Настоящие Методические указания по информированию, 1. расследованию и учету нарушений в работе исследовательских ядерных установок (далее - Методические указания) разработаны на основании законов...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана Кафедра Энергетика Программа по подготовке к вступительному экзамену для специальности 6М071800 – Электроэнергетика (магистратура) (методические указания) Уральск 2012 Составители: Жексембиева Н.С. канд.техн.наук, доцент кафедры Энергетика; Лелеш Н.В. магистр электроэнергетики, ст. преподаватель кафедры Энергетика; Куптлеуова К.Т. ст. преподаватель кафедры Энергетика...»

«Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины Севастопольский национальный технический университет Тепловая схема судовых вспомогательных и утилизационных котлов МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для выполнения раздела курсового проекта по дисциплине Судовые паровые котлы и их эксплуатация для студентов дневной и заочной форм обучения по специальности 070104 Эксплуатация судовых энергетических установок Севастополь Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer...»

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой энергетики _ Н.В.Савина 2007 г. Автоматизированные системы управления и оптимизация систем электроснабжения УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИН для специальностей: 140204 Электрические станции; 140211 Электроснабжение; Составитель: Л.А. Гурина Благовещенск 2007 г. Печатается по решению редакционно-издательского совета энергетического факультета Амурского государственного университета...»

«ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЕТЕВАЯ КОМПАНИЯ ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ СТО 56947007ОАО ФСК ЕЭС 29.240.02.001-2008 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЗАЩИТЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4-10 кВ ОТ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Стандарт организации Дата введения: 01.12.2004 ОАО ФСК ЕЭС 2008 Предисловие Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ О техническом регулировании,...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Тюменская государственная архитектурно-строительная академия Кафедра ПТ Методические указания к курсовому проекту: Промышленная котельная с паровыми котлами для студентов очного отделения специальности 140104 Промышленная теплоэнергетика Часть II: Тепловой расчет промышленного котла Тюмень-2004 Методические указания к курсовому проекту Промышленная котельная с паровыми котлами для студентов очного отделения специальности 140104 Промышленная...»

«Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе Исследование рабочих характеристик электродвигателя переменного тока, работающего на гидравлическую сеть по дисциплине Системы управления энергетическими и технологическими процессами для студентов специальности 7.092201 - Электрические системы и комплексы транспортных средств для студентов всех форм обучения Севастополь Create PDF files without this message...»

«Б.М. Хрусталев Ю.Я. Кувшинов В.М. Копко И ВЕНТИЛЯЦИЯ БИТУ, ББК 31,38я7 Т34 У Д К 697^34.001 Авторы: Б.М. Хрусталев, Ю.Я. Кувшинов, В.М. Копко, А. А. Михалевич, П. И. Дячек, В. В. Покотилов, Э. В. Сенькевич, Л. В. Борухова, В. П. Пилюшенко|, Г. И. Базыленко, О. И. Юрков, В. В. Артихович, М. Г. Пшоник Рецензенты: Кафедра энергетики Белорусского аграрно-технического университета, доктор технических наук, профессор Б. В. Яковлев Т 34 Т е п л о с н а б ж е н и е н в е н т и л я ц и я. Курсовое...»

«Костюнина Галина Михайловна д.экон.н., профессор Кафедра международных экономических отношений и внешнеэкономических связей, профессор Окончила МГИМО МИД СССР с отличием по специальности экономист-международник со знанием иностранного языка. Читаемые курсы 1. Международные экономические отношения на факультетах Международных отношений, Политологии, Международном институте энергетической политики и дипломатии (Магистратура-второе высшее образование); 2. Международное инвестирование на факультете...»

«Ю. С. БЕЛЯКОВ ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА (конспект лекций) Петрозаводск 2011 0 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Ю.С. Беляков ОБЩАЯ ЭНЕРЕТИКА (конспект лекций) Петрозаводск Издательство ПетрГУ 2011 1 УДК 620.9 ББК 31я73 Рецензенты: Печатается по решению редакционно-издательского совета Петрозаводского государственного университета. Беляков Ю.С. Основы энергетики (конспект...»

«Федеральное агентство по образованию Вологодский государственный технический университет Кафедра управляющих и вычислительных систем Организация ЭВМ и систем Методические указания по курсовому проектированию Факультет – электроэнергетический Направление 230100 Информатика и вычислительная техника Вологда 2010 УДК 681.3(075) Организация ЭВМ и систем: Методические указания по курсовому проектированию. – Вологда: ВоГТУ, 2010. – 27 c. В методических указаниях приведены примеры заданий на курсовое...»

«Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе Изучение обслуживающих систем дизеля марки 6ЧН12/14 по дисциплине Системы управления энергетическими и технологическими процессами для студентов специальности 7.092201 - Электрические системы и комплексы транспортных средств для студентов дневной и заочной форм обучения Севастополь Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer...»

«Министерство образования и науки Украины Севастопольский национальный технический университет МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе Проверка и регулировка топливной форсунки ТНВД дизеля 6 ЧН12/14 по дисциплине Системы управления энергетическими и технологическими процессами для студентов специальности 7.092201 - Электрические системы и комплексы транспортных средств для студентов дневной и заочной форм обучения Севастополь Create PDF files without this message by purchasing novaPDF...»

«УДК 621.398 М 744 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ПЭВМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ 20 – SIM Часть 2 СИСТЕМЫ ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ Лабораторный практикум Учебное пособие Москва Издательство МЭИ 2007 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)...»

«РОСАТОМ Северская государственная технологическая академия В.Л. Софронов МАШИНЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Часть I Учебное пособие Северск 2009 УДК 66.01.001 ББК 35.11 С-683 Софронов В.Л. Машины и аппараты химических производста.Ч. I: учебное пособие.–Северск: Изд-во СГТА, 2009.– 122 с. В учебном пособии кратко изложен курс лекций по дисциплине Машины и аппараты химических производств. Пособие предназначено для студентов СГТА специальности 240801 – Машины и аппараты химических...»

«Транспортно-энергетический факультет Кафедра Эксплуатация автомобильного транспорта МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по дисциплине Экономика предприятия Профили бакалавриата – Автомобили и автомобильное хозяйство, Автомобильный сервис. УММ разработано в соответствии с уставом УМКД УММ разработала Карева В. В._ УММ утверждено на заседании кафедры Протокол № от __2013 г. Зав. кафедрой _ Володькин П.П. _ 2013 г. Оглавление Введение 1. Структура контрольной работы 2. Содержание контрольной работы 2.1 Исходные...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.