Основное уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса
ТЕПЛООБМЕН
Теплопередача в химической аппаратуре. 1
Теплопередача. Теплоотдача. 2
Основное уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. 2
Теплопроводность. 3
Дифференциальное уравнение теплопроводности. 3
Теплопроводность плоской стенки. 4
Вывод уравнения теплопроводности плоской стенки. 4
Теплопроводность цилиндрической стенки (самост.) 5
Тепловое излучение. 5
Конвективный теплообмен. 5
Уравнение теплоотдач и- уравнение Ньютона. 6
Дифференциальное уравнение конвективноготеплообмена. 6
Тепловое подобие. 7
Общее критериальное уравнение теплообмена. 8
Теплоотдача при изменении агрегатного состояния. 8
Теплоотдача при конденсации паров. 8
Теория пленочной конденсации. 9
Влияние на теплоотдачу неконденсирующихся газов. 10
Теплоотдача при кипении жидкости. 10
Теплопередача. 11
Движущая сила тепловых процессов. 12
Теплообменные аппараты.. 15
Расчет кожухотрубчатых теплообменников (алгоритм) 19
Тепловые расчеты поверхностных теплообменных аппаратов. 20
Основные уравнения теплового расчета аппаратов. 20
Определение поверхности теплообмена. 20
Неустановившийся процесс теплообмена. 22
Периодическое нагревание с помощью паровой рубашки.. 22
Выпаривание. 23
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ РАСТВОРА И ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОТЕРИ.. 24
МНОГОКОРПУСНОЕ (МНОГОКРАТНОЕ) ВЫПАРИВАНИЕ.. 25
Материальный и тепловые балансы многокорпусных установок. 26
|
|
|
Полезная разность температур в многокорпусной установке. 26
Материальный баланс выпарной установки.. 26
Тепловой баланс выпарной установки. 26
Конструкции выпарных аппаратов. 27
Тепловые процессы
Теплопередача в химической аппаратуре
Химические процессы в большинстве случаев протекают в заданном направлении только при определенной температуре, которая обеспечивается путем подвода или отвода тепловой энергии.
Теплообмен-это процесс переноса энергии в форме теплоты между телами с различной температурой.
Теплообмен имеет исключительно важное значение для проведения процессов выпаривания, перегонки, сушки и др.
Процессы, скорость которых определяется скоростью подвода или отвода тепла называются тепловыми процессами . Это нагревание, охлаждение, конденсация, испарение.
В тепловом процессе участвуют не менее двух сред с различной температурой. При этом тепло передается самопроизвольно от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой.
Различают три элементарных вида теплообмена: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.
Теплопроводность- это процесс переноса теплоты путем беспорядочного (теплового ) движения микрочастиц, соприкасающихся друг с другом. В газах и капельных жидкостях - это движение молекул. В твердых телах - колебание атомов или диффузия свободных электронов. Распределение тепла теплопроводностью происходит при неравенстве температур внутри тела (среды).
|
|
|
Конвекция- перенос теплоты вследствие движения макроскопических объемов. Происходит только в газах и жидкостях. Различают естественную (возникающую вследствие разности плотностей в различных точках объема) и вынужденную конвекцию - при принудительном перемешивании.
Тепловое излучение - это процесс распространения энергии в виде электромагнитных волн.
Перечисленные выше элементарные виды теплообмена в реальных условиях встречаются в различных комбинациях
Теплопередача. Теплоотдача
Теплота от одной среды к другой может передаваться при непосредственном контакте или через стенку.
Если теплота переходит от более нагретой среды к менее нагретой через разделяющуюстенку, то процесс называется теплопередачей.
Если теплота переносится от стенки к среде (или наоборот), то процесс называется теплоотдачей.
В химической технологии теплообменные процессы осуществляются в аппаратуре, которая называется теплообменной аппаратурой.
|
|
|
Жидкости или газы, участвующие в теплообмене, называются рабочими средами.
Основной характеристикой теплообменного аппарата является поверхность теплообмена.
Основное уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса
Связь между количеством теплоты передаваемым в аппарате и поверхностью теплообмена определяется основным кинетическим соотношением, которое называется основным уравнением теплопередачи:
(1)
- количество переданного тепла, Дж;
- локальный коэффициент теплопередачи между средами, 
;
- разность температур между средами,0С;
- элемент поверхности теплообмена, м2 ;
- время теплообмена, с
- коэффициент теплопередачи средний для всей поверхности, 
.
Физический смысл коэффициента теплопередачи:
Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты в Дж переходит в 1с от более нагретого тела к менее нагретому через поверхность теплообмена в 1м2 при средней разности температур равной 1 град. Коэффициент теплопередачи определяет интенсивность теплообмена. Из основного уравнения теплопередачи (1) можно определить поверхность теплопередачи 
. 
. (2)
|
|
|
определяется из уравнения теплового баланса:
(3)
- потоки тепла, которые поступают в аппарат с исходными продуктами;
- теплота реакций ( теплота химических превращений; испарение жидкостей; выделение паров или газов из твердых поглотителей; теплота плавления и растворения). Для определения этих теплот используют справочные данные.
- потоки тепла, которые выходят из аппарата с конечными продуктами;
- потери тепла в окружающую среду (» 3¸5%).
Теплопроводность
Закон Фурье (установлен опытным путем) – количество теплоты переданного теплопроводностью, прямо пропорционально градиенту температуры 
, времени 
и площади сечения 
, перпендикулярного направлению теплового потока:
, (4)
- коэффициент теплопроводности, Вт/м∙град.
Коэффициент теплопроводности l показывает, какое количество теплоты в Дж проходит в 1с через 1м2 поверхности при разности температур в 10 на единицу длины нормали к изотермической поверхности. (Изотермическая поверхность - геометрическое место точек с одинаковой температурой).
Плотность теплового потока 
. (5)
( ²-² означает что тепло перемещается в сторону падения температуры).
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 462; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!