2) Нагревание «острым» и «глухим» водяным паром. Тепловой баланс и расчет поверхности нагрева теплообменника.

Нагревание широко применяют в химической технике для ускорения многих массообменных процессов и химических пре­вращений. Способы нагревания: насыщенным водяным паром, топочными (дымовыми) газами, промежуточными теплоносителями, электронагрев. Нагревание водяным паром один из самых распространенных методов.

«+» 1) большое количество тепла, выделяющегося при конденсации единицы массы водяного пара. 2) высокий коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке. 3) равномерность обогрева.

Нагревание «острым» паром. При та­ком способе водяной пар вводится непосредственно в нагреваемую жид­кость; конденсируясь, он отдает жид­кости тепло, а конденсат смешивается с этой жидкостью.

Расход «острого» пара определяют из уравнения теплового баланса:

Gctн + DH = Gctк +Dcвtк +Qп ,где Q-количество нагреваемой жидкости, кг; D-расход греющего пара, кг; С- теплоемкость нагреваемой жидкости, кДж/(кг*°С); Св- теплоемкость конденсата, кДж/(кг*°С); Н- энтальпия греющего пара, кДж/кг; tн и tк— температура жидкости до и после нагревания, °С; Qп— по­тери тепла аппаратом в окружающую среду, кДж/ч.

Обычно этот способ применяют для нагревания воды и водных растворов.

Нагревание «глухим» паром. В том случае, когда нагревае­мая жидкость может взаимодействовать с водой, или контакт между ними недопустим, или же нельзя разбавлять нагревае­мую жидкость, применяют нагревание «глухим» паром. В этом случае жидкость нагревается паром через разделяющую их стенку. Греющий «глухой» пар целиком конденсируется и выводит­ся в виде конденсата. Температуру конденсата можно с достаточной точностью принять равной температуре насыщенного греюще­го пара.

Расход «глухого» пара определяют из уравнения теплового баланса:

Gctн +DH = Gctк + Dcвtк' + Qп , где G- поток нагреваемой жидкости, кг/ч; D-расход греющего пара, кг/ч; tк'- температура конденсата, °С.

F=Q/K*∆t_ср

Для расчета поверхности нагрева теплообменника необходимо вычислить среднюю разность температур между холодным и горячим теплоносителями.

3) Циклоны единичный и батарейный.

Циклонный процесс-создание центробежной силы за счет завихрения потока, а аппарат неподвижен. Два вида циклонов: 1) газовый-для разделения газ+ТВ, дымов и газокапельных систем; 2) гидроциклоны – для разделения ж+тв, ж+газ, ж+ж, эмульсий (ж в ж).

Сущность процесса: поток со взвешенными частицами вводят в аппарат тангенциально через входную трубу. Благодаря тангенциальному вводу и наличию центральной выводной трубы поток начинает вращаться вокруг трубы, совершая при прохождении через аппарат несколько оборотов.

Под действием возникающих центробежных сил взвешенные частицы отбрасываются к периферии, оседают на внутренней поверхности корпуса 1, а затем опускаются в коническое днище 2 и удаляются из аппарата через патрубок. Освобожденный от взвешенных частиц поток выводится из циклона через выводную трубу.

Единичный циклон:

1-корпус; 2-коническое днище; I-запыленный газ; II-очищенный газ; III-пыль.

Батарейные циклоны.

Поскольку при данной окружной скорости величина центробежной силы обратно пропорциональна радиусу вращения F_ц=mv²/r, оказалось целесообразным выполнять циклоны с корпусом малого диаметра. Аппарат заданной производительности выполняют в виде батареи из несколько параллельно работающих циклонов малого диаметра.

Запыленный газ вводится в среднюю часть аппарата I и распределяется по элементам 2, вмонтированным в перегородке 1. Очищенный газ удаляется из верхней части аппарата II, а осевшая пыль – из нижней III.

Аналогично циклонам устроены гидроциклоны для разделения суспензий.

Билет №9