- •Я.М. Ханик, є.М. Семенишин, о.В. Станіславчук, д.П. Кіндзера
- •2.1. Загальна характеристика 75
- •Розділ і
- •1.1. Загальна характеристика
- •1.2. Теплові баланси
- •1.3. Основне рівняння теплопередачі
- •1.4. Передача тепла теплопровідністю
- •1.4.1. Температурне поле і температурний градієнт
- •1.4.3. Диференційне рівняння теплопровідності
- •1.4.2. Закон Фур’є
- •1.4.4. Рівняння теплопровідності плоскої стінки
- •1.4.5. Рівняння теплопровідності циліндричної стінки
- •1.5. Теплове випромінювання
- •1.5.1. Теоретичні основи теплового випромінювання
- •1.5.2. Закон Стефана – Больцмана
- •1.5.3. Закон Кірхгофа
- •1.5.4. Взаємне випромінювання двох тіл
- •1.5.5. Випромінювання і поглинання енергії газами
- •1.6. Передача тепла конвекцією
- •1.6.1. Закон Ньютона – Ріхмана
- •1.6.2. Диференціальне рівняння конвективного теплообміну
- •1.6.3. Теплова подібність
- •1.6.4. Дослідні дані з тепловіддачі
- •1.6.4.1. Тепловіддача без зміни агрегатного стану
- •1.6.4.2. Тепловіддача із зміною агрегатного стану
- •1.6.4.4. Теплообмін під час безпосереднього контакту фаз
- •1.7. Складна тепловіддача
- •1.8. Теплопередача
- •1.8.1. Теплопередача за постійних температур
- •1.8.2. Теплопередача за змінних температур теплоносіїв
- •1.8.3. Рівняння теплопередачі для прямотечійного і протитечійного процесів теплообміну
- •1.8.4. Вибір взаємного напрямку теплоносіїв
- •Нагрівання, охолодження і конденсація
- •2.1. Загальна характеристика
- •2.2. Гріючі агенти і способи нагрівання
- •2.2.1. Нагрівання водяною парою
- •2.2.2. Нагрівання глухою парою
- •2.2.3. Нагрівання “гострою парою”
- •2.2.4. Нагрівання гарячою водою
- •2.2.5. Нагрівання димовими газами
- •2.2.6. Нагрівання високотемпературними теплоносіями
- •2.2.6.1. Нагрівання перегрітою водою
- •2.2.6.2. Нагрівання мінеральними мастилами
- •2.2.6.3. Нагрівання висококиплячими органічними рідинами і їхньою парою
- •2.2.6.4. Нагрівання розплавленими солями
- •2.2.6.5. Нагрівання ртуттю та рідкими металами
- •2.2.7. Нагрівання газоподібними високотемпературними теплоносіями з нерухомим і циркулюючим твердим зернистим матеріалом
- •2.2.8. Нагрівання електричним струмом
- •2.2.8.1. Нагрівання електричним опором
- •2.2.8.2. Індукційне нагрівання
- •2.2.8.3. Високочастотне нагрівання
- •2.2.8.4. Дугові печі
- •2.3. Охолодження
- •2.3.1. Охолодження до звичайних температур
- •2.3.2. Охолодження льодом
- •2.3.3. Конденсація
- •Конструкції теплообмінних апаратів
- •3.1. Трубчасті теплообмінники
- •3.1.1. Кожухотрубні теплообмінники
- •3.1.2. Елементні теплообмінники
- •3.1.3. Двотрубчасті теплообмінники типу “труба в трубі”
- •3.2. Змійовикові теплообмінники
- •3.2.1. Занурені теплообмінники
- •3.2.2. Зрошувальні теплообмінники
- •3.2.3. Пластинчасті теплообмінники
- •3.2.4. Реберні теплообмінники
- •3.2.5. Спіральні теплообмінники
- •3.2.6. Теплообмінні пристрої реакційних апаратів
- •3.2.7. Теплообмінники інших типів
- •3.2.8. Порівняльна характеристика теплообмінних апаратів
- •3.2.9. Розрахунок теплообмінних апаратів
- •Тепловий розрахунок:
- •Приклади до і–ііі розділів
- •Контрольні задачі до і–ііі розділів
- •Контрольні запитання до і–ііі розділів
- •Теплове випромінювання.
- •Теплова подібність.
- •Складна тепловіддача.
- •Нагрівання гарячою водою.
- •Трубчасті теплообмінники.
- •Змійовикові теплообмінники.
- •Порівняльна характеристика теплообмінних апаратів.
- •Основні залежності та розрахункові формули до і–ііі розділів Теплопровідність
- •Тепловіддача
- •Значення коефіцієнта
- •Значення At і·Bt для води
- •Теплопередача за безпосереднього контакту потоків
- •Випарювання
- •4.1. Загальні відомості
- •4.2. Однокорпусні випарні установки
- •4.2.1. Схема однокорпусної випарної установки
- •4.2.2. Матеріальний баланс однокорпусної випарної установки
- •4.2.3. Тепловий баланс однокорпусної випарної установки
- •4.2.4. Температурні втрати та температура кипіння розчинів
- •4.3. Багатокорпусні випарні установки
- •4.3.1. Схеми багатокорпусних випарних установок
- •4.3.2. Матеріальний баланс
- •4.3.3. Тепловий баланс
- •4.3.5. Розподіл загальної корисної різниці температур
- •4.3.4. Загальна корисна різниця температур та її розподіл по корпусах
- •4.3.6. Вибір кількості корпусів
- •4.4. Конструкції випарних апаратів
- •4.4.1. Класифікація апаратів для випарювання
- •4.4.2. Апарати з вільною циркуляцією розчину
- •4.4.3. Вертикальні апарати з напрямленою природною циркуляцією
- •4.4.4. Апарати з внутрішньою нагрівальною камерою і центральною циркуляційною трубою
- •4.4.5. Апарати з підвісною нагрівальною камерою
- •4.4.6. Апарати з виносними циркуляційними трубами
- •4.4.7. Апарати з виносною нагрівальною камерою
- •4.4.8. Апарати з винесеною зоною кипіння
- •4.4.9. Прямотечійні (плівкові) апарати
- •4.4.10. Роторні прямотечійні апарати
- •4.4.11. Апарати з примусовою циркуляцією
- •Контрольні запитання до IV розділу
- •4. Однокорпусні випарні установки.
- •5. Матеріальний баланс.
- •25. Конструкції випарних апаратів.
- •27. Апарати з підвісною нагрівальною камерою.
- •29. Апарати з виносною нагрівальною камерою.
- •Основні залежності та розрахункові формули до іv розділу
- •Приклади задач до IV розділу
- •Контрольні задачі до IV розділу
- •Приклад розрахунку трикорпусної випарної установки
- •Від депресії
- •Додатки
- •Коефіцієнти дифузії деяких газів у воді за 20 с
- •Властивості насиченої водяної пари залежно від тиску
- •Фізичні властивості насиченої пари аміаку
- •Основні фізичні властивості деяких газів
- •Фізичні властивості насиченої пари аміаку
- •Властивості насиченої водяної пари залежно від температури
- •Тиск насиченої водяної пари за температур від –20 до 100 с
- •Література
4.4.5. Апарати з підвісною нагрівальною камерою
Схему апарата з підвісною нагрівальною камерою показано на рис. 4.10. Його нагрівальна камера 1 має власну обичайку і вільно встановлена в нижній частині корпусу 2 апарата. Гріюча пара подається через трубу 3 і надходить в міжтрубний простір нагрівальної камери, знизу якого відводиться конденсат. Розчин, який надходить на випарювання, опускається вниз каналом кільцевого поперечного перерізу, утвореним стінками обичайки підвісної камери і стінками корпусу апарата. Розчин підіймається кип’ятильними трубами, тобто випаровування відбувається за природної циркуляції розчину. Вторинна пара проходить через краплевловлювач 4 і видаляється зверху апарата. Відокремлена від вторинної пари рідина зливається трубами 5. Для періодичного промивання апарата підводиться вода, яка розподіляється по апарату за допомогою перфорованої труби 6.
Рис. 4.10. Випарний апарат з підвісною нагрівальною камерою: 1 – нагрівальна камера; 2 – корпус; 3 – парова труба; 4 – краплевловлювач; 5 – зливні труби; 6 – перфорована труба для промивання
Для покращання циркуляції розчину ззовні нагрівальної камери передбачено циркуляційний кільцевий канал з великим поперечним перетином. Небезпеку порушення щільності з’єднання кип’ятильних труб з трубними решітками внаслідок різниці теплових подовжень труб і корпусу апарата усунуто завдяки вільному підвісу нагрівальної камери. Підвісна нагрівальна камера легко демонтується і заміняється новою, однак дещо ускладнюється конструкція апарата; крім цього, витрата металу на одиницю поверхні теплообміну для цих апаратів є вищою, ніж для апаратів з центральною циркуляційною трубою.
Для ефективного випарювання високов’язких розчинів і розчинів, що кристалізуються, обробка яких призводить до частих і довгих зупинок цих апаратів, для очищення робочих поверхонь інтенсивність циркуляції в апаратах з підвісною нагрівальною камерою (як і в апаратах з центральною циркуляційною трубою) є недостатньою.
4.4.6. Апарати з виносними циркуляційними трубами
Конструкції таких апаратів є дещо складнішими, але в них досягається інтенсивніша теплопередача і зменшується витрата металу на 1 м2 поверхні нагрівання порівняно з апаратами з підвісною нагрівальною камерою або центральною циркуляційною трубою. Для підсилення природної циркуляції розчину його необхідно краще охолоджувати на опускній ділянці циркуляційного контура.
Рис. 4.11. Випарний апарат з виносною циркуляційною трубою: 1 – нагрівальна камера; 2 – циркуляційна труба; 3 – відцентровий краплевловлювач; 4 – сепараційний (паровий) простір
Схему випарного апарата з виносною циркуляційною трубою показано на рис. 4.11. У разі розміщення циркуляційних труб ззовні корпусу апарата діаметр нагрівальної камери 1 може бути зменшений порівняно з камерою апарата на рис. 4.9, а циркуляційні труби 2 компактно розміщені навколо нагрівальної камери. На рис. 4.11 показано апарат з однією виносною циркуляційною трубою, а відцентровий краплевловлювач 3 для осушення вторинної пари також винесений за межі сепараційного (пазового) простору 4 апарата.
