Двухкаскадная пропаново-этановая холодильная установка. Разработка испарителя-конденсатора
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?чает:
Определение теплового потока (тепловой нагрузки аппарата), т.е. количества тепла Q, которое должно быть передано за определенное время (в непрерывно действующих аппаратах за 1сек ли а1 ч, в периодически действующих - за одну операцию) от одного теплоносителя к другому. Тепловой поток вычисляется путем составления и решения тепловых балансов.
Определение поверхности теплообмена аппарата, обеспечивающей передачу требуемого количества тепла в заданное время. Величина поверхности теплообмена определяется скоростью теплопередачи, зависящей от механизма передачи тепла - теплопроводностью, конвекцией, излучением и их сочетанием друг с другом. Поверхность теплообмена находят из основного уравнения теплопередачи.
Тепло, отдаваемое более нагретым теплоносителем, затрачивается на нагрев более холодного теплоносителя, и некоторая относительно небольшая часть тепла расходуется на компенсацию потерь тепла аппаратом в окружающую среду. Величина тепловых потерь в теплообменных аппаратах, покрытых тепловой изоляцией, не превышает 3-5% полезно используемого тепла. Поэтому в расчетах ею можно пренебречь. Тогда тепловой баланс выразится равенством
= Q1 = Q2 ,
где Q - тепловая нагрузка аппарата;1 - тепло отдаваемое горячим теплоносителем;2 - тепло поглощаемое холодным теплоносителем.
Пусть расход более нагретого теплоносителя составляет Gl, его энтальпия на входе в аппарат I1н и на выходе из аппарата I1к. Соответственно расход более холодного теплоносителя - G2, его начальная энтальпия I2н и конечная энтальпия Iгк- Тогда уравнение теплового баланса
Q = G1(I1Н - I1к) = G2 (I2К - I2Н)
Если теплообмен протекает без изменения агрегатного состояния теплоносителей, то энтальпии последних равны произведению теплоемкости на температуру.
В технических расчетах энтальпии часто не рассчитывают, а находят их значения при данной температуре из тепловых и энтропийных диаграмм или из справочных таблиц.
Если теплообмен осуществляется при изменении агрегатного состояния теплоносителя (конденсация пара, испарение жидкости и др.) или в процессе теплообмена протекают химические реакции, сопровождаемые тепловыми эффектами, то в тепловом балансе должно быть учтено тепло, выделяющееся при физическом или химическом превращении. Так, при конденсации насыщенного пара, являющегося греющим агентом, величина I1н в уравнении (1) представляет собой энтальпию поступающего в аппарат пара, а I1к - энтальпию удаляемого парового конденсата.
Общая кинетическая зависимость для процессов теплопередачи, выражающая зависимость между тепловым потоком Q и поверхностью теплообмена F, представляет собой основное уравнение теплопередачи
Q = K F ?tcp ?,
где К - коэффициент теплопередачи, определяющий среднюю скорость передачи тепла вдоль всей поверхности теплообмена; ?tcp - средняя разность температур между теплоносителями, определяющая среднюю движущую силу процесса теплопередачи, или температурный напор; ? - время.
Для непрерывных процессов теплообмена уравнение теплопередачи имеет вид
Q=KF?tcp
Теплоотдача при изменении агрегатного состояния Конденсация паров.
В химической аппаратуре теплоотдача от конденсирующегося пара осуществляется, как правило, в условиях пленочной конденсации. При пленочной конденсации термическое сопротивление практически полностью сосредоточено в пленке конденсата, температура которой со стороны стенки принимается равной температуре стенки, а со стороны пара - температуре насыщения пара. По сравнению с термическим сопротивлением пленки соответствующее сопротивление паровой фазы пренебрежимо мало.
Режим течения пленки является функцией критерия Рейнольдса: с увеличением толщины пленки ламинарное течение пленки, имеющей гладкую поверхность, переходит в волновое, а затем становится турбулентным. Кроме физических свойств конденсата (плотности, вязкости, теплопроводности) на теплоотдачу влияет шероховатость стенки, ее положение в пространстве и размеры стенки; в частности, с увеличением шероховатости поверхности и высоты вертикальной стенки пленка конденсата утолщается книзу.
Обобщенное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи от конденсирующихся паров имеет вид
Nu=/(Ga, Рг, Кr),
где Nu - критерий Нуссельта; Ga - критерий Галилея для плёнки конденсата; Pr - критерий Прандля, Kr - критерий, характеризующий изменение агрегатного состояния вещества, или критерий конденсации.
1.3 Описание объекта разработки, выбор материалов
Испарители кожухотрубчатого типа применяют в составе холодильной установки установках для испарения рабочего тела и отвода тепла от хладоносителя или охлаждаемой среды.
Существует несколько типов испарителей и применение обусловлено производительностью установки, условиями работы и т.д. В холодильных установках большой производительности преимущественно используют горизонтальные испарители с подачей горячего теплоносителя в трубное пространство, испарением холодного теплоносителя в межтрубном пространстве и организацией парового пространства для сепарации капель кипящей жидкости. В испарителях с паровым пространством температурные удлинения трубчатки компенсируют применением U-образных трубок, либо использованием трубчатки с плавающей головкой (рис. 2.2, а, б).
В межтрубном пространстве поддерживается постоянный уровень кипящей жидкости над трубным пучком с п