Аппараты с двойными стенками (рубашками)

Теплообменные аппараты с рубашками (рисунок 5.11) используют в химической промышленности как обогреваемые (охлаждаемые) сосуды для проведения химических реакций. Как правило, они работают под избыточным давлением и в зависимости от характера технологиче­ского процесса носят название автоклавов, нитраторов, полимери­заторов, варочных аппаратов и др.

Для обеспечения более интенсивной теплоотдачи от стенки к содержимому аппарата внутри него располагают механическую мешалку. Иногда тех же целей достигают путем перемешивания содержимого аппарата с помощью барботажа паром или сжатым газом.

1-корпуса сосудов; 2-греющие рубашки; 3-кольца; 4-фланцы Рисунок 5.11. Аппарат с греющей рубашкой (а)и способы ее присоединения (б-фланце­вое; в-сварное)

Корпус 1аппарата снабжен с наружной стороны рубашкой 2, в которую подают греющий агент или охлаждающий теплоноситель. К корпусу аппарата рубашку крепят (рисунок 5.11) с помощью сварки или болтами (шпильками). В случае, когда рубашка приварена, ее очистка и ремонт затруднены.

Поверхность теплообмена рубашек ограничена площадью сте­нок и днища аппарата. Давление теплоносителя в рубашке может составлять 0,6…1,0 МПа.

Удобство осуществления нагревания с помощью греющей ру­башки состоит в том, что имеется возможность полной очистки внутренних поверхностей аппарата, на которых часто образуются пригары, кристаллизуются продукт или примеси.

Недостаток греющей рубашки обусловлен главным образом тем, что при высоком давлении и большом диаметре аппарата толщина стенки рубашки становится значительной, т. е. допустимое рабочее давление греющего пара часто относительно невелико. Поэтому становится невозможным получение высоких значений температурного напора между стенкой и нагреваемой жидкостью в аппарате.

Расчет теплообменных аппаратов

Различают

- тепловой расчет, в основе которого лежит уравнение теплового баланса;

- поверочный расчет выясняет возможность применения данного теплового аппарата в технологическом процессе;

- проектный расчет, при котором проектируется новый теплообменный аппарат и определяются его геометрические размеры.

Рассмотрим более подробно тепловой и поверочный расчеты.

 

Тепловой расчет теплообменного аппарата

Обозначим  - количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем, кВт,  - количество теплоты, принимаемое холодным теплоносителем, кВт.

Для идеального теплового процесса

.                                                   (5.17)

В реальных условиях имеются потери тепла в окружающую среду . Тогда уравнение теплового баланса имеет вид

.                                          (5.18)

Отношение полезно затраченной теплоты (в данном случае ) к общему  называется к.п.д. ( ) теплового процесса

.                                               (5.19)

Обычно =95…98%. Тогда

.                                            (5.20)

Обозначим

 - массовый расход горячего теплоносителя, кг/с;

 - температура на входе и выходе горячего теплоносителя;

 - удельная теплоемкость горячего теплоносителя при его средней температуре , ;

 - массовый расход холодного теплоносителя, кг/с;

 - температура на входе и выходе холодного теплоносителя;

 - удельная теплоемкость холодного теплоносителя при его средней температуре , .

Тогда для теплоносителей, не изменяющих агрегатное состояние можно записать

, кВт                             (5.21)

и , кВт                           (5.22)

С учетом уравнения (5.20) получим уравнение

,                         (5.23)

которое называется уравнением теплового баланса.

Если в качестве горячего теплоносителя используется насыщенный водяной пар, то

,                                           (5.24)

где  - удельная теплота конденсации водяного пара, ;

Тогда уравнение теплового баланса имеет вид

.                        (5.25)

 

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2517; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!