Практична частина

Задача. Визначити поверхню теплообміну, необхідну для охолодження розчину від температури Т₁ до температури Т₂=30 °С. Охолодження здійснюється періодично за час τ за допомогою води із початковою температурою t₁=25 °С та кінцевою температурою в кінці охолодження t₂=28 °С.

Послідовність виконання роботи

1. Виписати вихідні дані з таблиці 1 згідно з варіантом (за порядковим номером в журналі).

2. Визначити теплове навантаження (Дж)

,

де С_р=3560 Дж/(кг∙°С) – питома теплоємність розчину.

3. Визначити змінну, що залежить від співвідношень температур

.

4. Визначити кінцеву температуру води на початку охолодження (°С)

.

5. Визначити середній температурний напір (°С)

.

6. Визначити середню кінцеву температуру нагрівання води (°С)

.

7. Визначити витрату води, що охолоджує (кг)

,

де С_в=4190 Дж/(кг∙°С) – питома теплоємність води.

8. Визначити необхідну поверхню теплообміну (м²)

,

де k=290 Вт/(м²∙с∙°С) – коефіцієнт теплопередачі.

Вихідні дані

Таблиця 1

Варіант	Величина та її розмірність
	G (кг)	Т1 (°С)	τ (год.)
1	3500	80	1
2	3600	80,5	1,1
3	3700	81	1,2
4	3800	81,5	1,3
5	3900	82	1,4
6	4000	82,5	1,5
7	4100	83	1,6
8	4200	83,5	1,7
9	4300	84	1,8
10	4400	84,5	1,9
Варіант	Величина та її розмірність
	G (кг)	Т1 (°С)	τ (год.)
11	4500	85	2
12	4600	85,5	2,1
13	4700	86	2,2
14	4800	86,5	2,3
15	4900	87	2,4
16	5000	87,5	2,5
17	5100	88	2,6
18	5200	88,5	2,7
19	5300	89	2,8
20	5400	89,5	2,9
21	5500	90	3
22	5600	90,5	3,1
23	5700	91	3,2
24	5800	91,5	3,3
25	5900	92	3,4
26	6000	92,5	3,5
27	6100	93	3,6
28	6200	93,5	3,7
29	6300	94	3,8
30	6400	94,5	3,9

Контрольні запитання

1. Що називається теплообмінниками періодичної дії?

2. Які теплообмінні апарати періодичної дії ви знаєте?

3. Що називають регенеративними апаратами?

4. Який принцип дії регенеративних апаратів?

5. Зобразити періодичну схему теплообмінника періодичної дії?

Практична робота № 4

РОЗРАХУНОК конденсатора пари

Мета роботи: Вивчити процес конденсації, освоїти практично методику розрахунку конденсатора пари.

Теоретична частина

Конденсація – процес переходу газу або насиченої пари в рідину чи тверде тіло внаслідок охолодження або стиснення їх. Швидкість процесу залежить від зовнішніх умов — тиску, температури, інколи — наявності інших речовин.

Конденсація пару (газу) здійснюється шляхом охолодження пару (газу).

Конденсацію парів часто використовують в основних хіміко-технологічних процесах (випарювання, вакуум-сушіння, створення розрідження). Пари, що підлягають конденсації, відводять з апарату, де вони утворюються, в окремий закритий апарат, що служить для конденсації парів – конденсатор, що охолоджується водою чи повітрям.

Об’єм отриманого конденсату в тисячу і більше раз менше об’єму пари, з якого він утворився.

Одночасно з процесом конденсації в робочому просторі конденсатора відбувається накопичення повітря та інших некондесуючих газів, які виділяються з рідини, а також проникають через нещільності апаратури з навколишнього повітря. По мірі накопичення неконденсуючих газів їх парціальний тиск зменшується розрідження в апараті. Тому для підтримування вакууму на необхідному рівні необхідно неперервно відводити з конденсатора неконденсуючі гази. Ці гази відкачують за допомогою вакуум-насоса.

Конденсатор – теплообмінний апарат, теплообмінник, в якому здійснюється процес конденсації, процес переходу теплоносія зі стану газу в рідкий за рахунок відводу тепла більш холодним теплоносіям.

За способом охолодження розрізняють конденсатори змішування та поверхневі конденсатори.

В конденсаторах змішування пара безпосередньо стикається з водою, що охолоджується і отриманий конденсат змішується з водою. Для покращення теплообміну між водою і парою поверхню стикання між ними збільшують шляхом розподілення води в паровому просторі у вигляді крапель, струменів.

В залежності від способу відведення води, конденсата та неконденсуючих газів конденсатори змішування діляться на мокрі та сухі. В мокрих конденсаторах вода, конденсат та гази відкачуються одним і тим же мокро-повітряним вакуумом-насосом. В сухих конденсаторах вода та конденсат видаляються сумісно самопливом, а гази відкачуються окремо сухим вакуум-насосом.

В поверхневих конденсаторах тепло відводиться від конденсую чого пару через стінку. Найчастіше пара конденсується на зовнішніх або внутрішніх поверхня труб, що омиваються з іншої сторони водою або повітрям. Отриманий конденсат і охолоджуючий агент відводяться з конденсатора окремо.

Поверхневі конденсатори більш метало ємкісні, ніж конденсатори змішування, а отже більш дорогі і вимагають великих витрат охолоджуючого агенту.

В якості поверхневих конденсаторів можуть бути використані теплообмінники різноманітних типів, але найбільш часто застосовують трубчасті та зрошувальні холодильники-конденсатори.

Рис. 1. Схеми протитокових конденсаторів – полкового (а)

та з кільцевими полками (б): 1 – корпус, 2 – перфоровані полки,

3 – барометричні труби, 4 – ємності, 5 – ловушки, 6 – кільцеві полки.