- •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
Тиск насиченої водяної пари за температур від –20 до 100 с
Перерахунок в СІ: 1 мм рт. ст.=133,3 Па
t, С |
р, мм рт. ст. |
t, С |
р, мм рт. ст. |
t, С |
р, мм рт. ст. |
t, С |
р, мм рт. ст. |
–20 –19 –18 –17 –16 –15 –14 –13 –12 –11 –10 –9 –8 –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 0 +1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
0,772 0,850 0,935 1,027 1,128 1,238 1,357 1,486 1,627 1,780 1,946 2,125 2,321 2,532 2,761 3,008 3,276 3,566 3,879 4,216 4,579 4,93 5,29 5,69 6,10 6,54 7,01 7,51 8,05 8,61 9,21 |
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 |
9,84 10,52 11,23 11,99 12,79 13,63 14,53 15,48 16,48 17,54 18,65 19,83 21,07 22,38 23,76 25,21 26,74 28,35 30,04 31,82 33,70 35,66 37,73 39,90 42,18 44,56 47,07 49,65 52,44 55,32 58,34 |
42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 |
61,50 64,80 68,26 71,88 75,65 79,60 83,71 88,02 92,51 97,20 102,1 107,2 112,5 118,0 123,8 129,8 136,1 142,6 149,4 156,4 163,8 171,4 179,3 187,5 196,1 205,0 214,2 223,7 233,7 243,9 254,6 |
73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 |
265,7 277,2 289,1 301,4 314,1 327,3 341,0 355,1 369,7 384,9 400,6 416,8 433,6 450,9 468,7 487,1 506,1 525,8 546,1 567,0 588,6 610,9 633,9 657,6 682,1 707,3 733,2 760,0 |
Таблиця 28 Д
Коефіцієнти місцевих опорів
Вид опору |
Значення коефіцієнту місцевого опору |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вхід в трубу
|
З гострими краями: =0,5 З заокругленими краями: =0,2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вихід із труби
|
Під
час розрахунку
за формулою ( |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Діафрагма (отвір) з гострими краями у прямій трубі
d0 – діаметр отвору діафрагми, м; – товщина діафрагми, м; 0 – середня швидкість потоку у отворі, м/с; т – середня швидкість потоку у трубі, м/с;
т
= |
За
|
Продовження табл. 28Д
Відвід круглого або квадратного січення
d – внутрішній діаметр трубопроводу, м; R0 – радіус вигину труби, м. |
Коефіцієнт опору =АВ визначається за таблицями:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коліно (кутник) 90 Стандартний чавунний
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вентиль нормальний |
Значення за повного відкриття вентиля:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вентиль прямоточний |
За
Re=
За
Re=
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кран пробковий |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Засувка |
Умовний прохід,
мм
15-100
175-200
300 і вище
0,5
0,25
0,15 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Раптове розширення
F0 – площа меншого поперечного перерізу, м2;
F1 – площа більшого поперечного перерізу, м2;
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Раптове звуження
F0 – площа меншого поперечного перерізу, м2; - швидкість потоку у меншому перерізі, м/с; F1 – площа більшого поперечного перерізу, м2;
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Рис. 1Д. Поправкові коефіцієнти Δt для змішаної течії у багатоходових кожухотрубних теплообмінниках: а – з одним ходом в міжтрубному просторі і двома, чотирма, шістьма і більше ходами у трубному просторі; б – з двома ходами у міжтрубному просторі з поперечними перегородками і чотирма ходами у трубному просторі:
;
.
Рис. 2Д. Номограма для визначення теплоємності рідин
Речовина |
№ точки |
Речовина |
№ точки |
Речовина |
№ точки |
Амілацетат Анілін Ацетон Бензол Бромистий етил Бутиловий спирт Вода Гептан Гліцерин Дифеніл Діетиловий спирт Ізобутиловий спирт Ізопентан Ізопропіловий спирт (від 0 до 50 С) |
12 14 18 29 1 24 36 18 21 8 17 33 20 32 |
Ізопропіловий спирт (від –50 до 0С) Йодистий етил о- і м- Ксилол п- Ксилол Метиловий спирт Октан Пропіловий спирт Сірчана кислота, 100 % Сірковуглець Соляна кислота, 30 % Толуол (від –60 до 40 С) Толуол (від 40 до 100 С) |
27 5 9 10 23 15 25 7 4 26 28 30 |
Оцтова кислота, 100 % Хролбензол Хлористий кальцій, 25 % Хлористий натрій, 25 % Хлористий етил Хлороформ Чотирихлористий вуглець Етилацетат Етиленгліколь Етиловий спирт |
16 6 34 35 11 3 2 13 22 31 |
Перерахунок у СІ: 1 ккал/(кгС) = 4,19103 Дж/(кгК)
Рис. 3Д. Значення критерію Pr для рідин
Речовина |
№ точки |
Речовина |
№ точки |
Речовина |
№ точки |
Амілацетат Аміак, 26 % Анілін Ацетон Бензол Бромистий етил Бутиловий спирт Вода Гептан Діетиловий ефір Гліцерин, 50 % Ізоаміловий спирт |
31 14 5 25 22 29 11 17 32 28 6 3 |
Ізопропіловий спирт Йодистий етил Ксилол Метиловий спирт, 100 % Метиловий спирт, 40 % Октан Пентан Сірчана кислота, 111 % Сірчана кислота, 98 % Сірчана кислота, 60 % Сірковуглець Соляна кислота, 30 % |
19 7 27 20 10 33 26 1 2 4 30 21 |
Толуол Оцтова кислота, 100 % Оцтова кислота, 50 % Хлорбензол Хлороформ Чотирихлористий вуглець Етилацетат Етиленгліколь Етиловий спирт, 100 % Етиловий спирт, 50 % |
23 15 34 9 35 18 24 36 13 8 |
Рис. 4Д. Підвищення температури кипіння водних розчинів (за атмосферного тиску) залежно від концентрації. Концентрація, % (мас.)
Рис. 5Д. Коефіцієнти теплопровідності деяких рідин
Речовина |
№ лінії |
Речовина |
№ лінії |
Речовина |
№ лінії |
Аміак, 26 % |
31 |
Ізопропіловий спирт |
12 |
Соляна кислота, 30 % |
27 |
Анілін |
6 |
Касторова олія |
5 |
Толуол |
13 |
Ацетон |
8 |
Гас |
28 |
Оцтова кислота |
7 |
Бензол |
11 |
Ксилол |
14 |
Хлористий кальцій, 25 % |
17 |
Бутиловий спирт |
9 |
Метиловий спирт, 100 % |
33 |
Хлористий натрій, 25 % |
18 |
Вазелінова олія |
15 |
Метиловий спирт, 40 % |
30 |
Чотирихлористий вуглець |
24 |
Вода |
16 |
Мурашина кислота |
23 |
Етиловий спирт, 100% |
4 |
Гексан |
26 |
Нітробензол |
|
Етиловий спирт, 80 % |
19 |
Гліцерин безводний |
1 |
Октан |
|
Етиловий спирт, 60 % |
20 |
Гліцерин 50% |
25 |
Сірчана кислота, 98% |
|
Етиловий спирт, 40 % |
21 |
Діетиловий ефір |
29 |
Сірковуглець |
|
Етиловий спирт, 20 % |
22 |
Рис. 6Д. Розчинність деяких солей у воді залежно від температури. Концентрація, % (мас.)
Рис. 7Д. T-S діаграма для аміаку. (Перерахунок в СІ: 1ккал/кг = 4,19103Дж/кг; 1 кгс/см2 = 9,81104Па)
Рис. 8Д. Залежність питомої теплоти пароутворення гексану від температури
Рис. 9Д. Діаграма лінійності для визначення температури кипіння (по воді): 1 – діетиловий ефір; 2 – сірковуглець; 3 – ацетон; 4 – хлороформ; 5 – чотирихлористий вуглець; 6 – бензол; 7 – толуол; 8 – хлорбензол; 9 – о-ксилол; 10 – бромбензол; 11 – бензальдегід; 12 – анілін
Р, мм рт. ст.
Рис. 10Д. Залежність тиску насиченої пари гексану від температури. (Перерахунок в СІ: 1 мм рт. ст. = 133,3 Па)
Рис. 11Д. Діаграма лінійності для визначення температури кипіння (по гексану): 1 – діетиловий ефір; 2 – сірковуглець; 3 – хлороформ; 4 – чотирихлористий вуглець; 5 – бензол; 6 – толуол
Рис. 12Д. Номограма для визначення динамічного коефіцієнта в’язкості газів за р=1 атм*:
1 – О2; 2 – NO; 3 – CO2; 4 – HCl; 5 – повітря; 6 – N2; 7 – SO2; 8 – CH4; 9 – H2O; 10 – NH3; 11 – C2H6; 12 – H2; 13 – C6H6; 14 – 9H2+N2; 15 – 3H2+N2; 16 – CO; 17 – Cl2
* З припустимим наближенням даними номограми можна користуватись і за тисків в декілька атмосфер (декілька десятків мегапаскалей).
Рис. 13Д. Номограма для визначення коефіцієнта тепловіддачі в прямих трубах за Re > 10000 і l = 1: І етап – АВС; ІІ етап – DCE
Рис. 14Д. Залежність критерію Ly від критерію Ar і прозорості шару
Рис. 15 Д. Номограма для визначення тиску насиченої пари і температури кипіння деяких рідин
Речовина |
№ точки |
Речовина |
№ точки |
Речовина |
№ точки |
Аллен Аміак Анілін Ацетилен Ацетон Бензол Бромбензол Бромистий етил -Бромнафталін 1,3-Бутадієн Бутан -Бутилен -Бутилен Бутиленгликоль Вода Гексан Гептан Гліцерин Декалін Декан Діоксан Діфенін |
6 49 40 2 51 24 35 18 46 10 11 9 12 58 54 22 28 60 38 36 29 45 |
1,2-Діхлоретан Діетиловий ефір Ізопрен Йодбензол м-Крезол о-Крезол м-Ксилол ізо-Масляна кислота Метиламін Метилмоносилан Метиловий спирт Метилформіат Нафталін -Нафтол -Нафтол Нітробензол Октан
Пентан Пропан |
26 15 14 39 44 41 34 57 50 3 52 16 43 47 48 37 31 32* 17 5 |
Пропілен Пропіонова кислота Ртуть Тетралін Толуол Оцтова кислота Фторбензол Хлорбензол Хлористий вініл » метил » метилен » етил Хлороформ Чотирихлористий вуглець Етан Етилацетат Етиленгліколь Етиловий спирт Етилформіат |
4 56 61 42 30 55 27 33 8 7 19 13 21 23
1 25 59 53 20 |
* За даними різних авторів. (Перерахунок в СІ: 1 мм рт. ст.=133,3 Па).
Рис. 16Д. і - S діаграма для водяної пари. (Перерахунок в СІ: 1 ккал/кг = 4,19 кДж/кг; 1 кгс/см2 = 9,81104 Па)
