Теплообменники смешения

Их применяют в тех производствах, в которых нет необходимости получить чистые конденсаты и продукты нагрева для их последующего использования, они достаточно просты и относительно дешевы. По конструктивным признакам различают следующие виды теплообменников смешения:

- полые колонны, в которых жидкость распыливается форсунками в газовую среду.

- насадочные колонны, в которых смешение газа с жидкостью происходит на смоченной поверхности насадки.

- каскадные аппараты, имеющие внутри горизонтальные или наклонные перегородки, по которым стекает жидкость.

- струйные аппараты, где нагревание воды происходит эжектируемым и инжектирующим паром.

- пленочные нагреватели, в которых вода нагревается водяным паром почти до температуры насыщенного пара.

- пленочные аппараты, используемые для улавливания из газов плохо смачиваемой пыли.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННИКА.

1. Определение тепловой нагрузки:

- расход холодного теплоносителя

- расход пара.

2. Тепловой расчет: определение средних температур и режима движения.

или

при прямотоке при противотоке

Выбираем большее значение температурного напора и соответственно режима движения.

В межтрубное пространство подают теплоноситель, дающий меньшее количество загрязнений.

3. Расчет массовой скорости.

4. Расчет сечений трубного и межтрубного пространства.

Принимаем диаметр труб 25Х2 и задаемся скоростью массовой в трубах.

Определяем площадь трубного пространства.

Определяем площадь одной трубы:

5. По каталогу теплообменников кожухотрубных принимаем теплообменник с ближайшим количеством труб.

n’ – приняли количество труб.

Определяем действительную массовую скорость в трубах.

6. Определяем скорость в межтрубном пространстве.

Площадь поперечного сечения межтрубного пространства.

Определяем действительную массовую скорость в межтрубном пространстве.

7. Расчет коэффициента теплопередачи.

7.1 Определяем критерии теплового подобия для трубного пространства. Физические константы бензола при t_ср

7.2 Определяем критерии теплового подобия для межтрубного пространства при Т_ср.

7.3 Определяем коэффициенты теплоотдачи.

Определяем поверхность теплообмена

Находим длину труб теплообменника

Определяем средний диаметр труб

Принимаем необходимое количество теплообменников.

8 Определяем диаметр штуцеров.

9 Определяем гидравлическое сопротивление трубного пространства.

- страница 26 Павлов.

9.1 Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства.

ТРУБЧАТЫЕ ПЕЧИ.

1. Назначение.

Трубчатая печь служит для нагрева нефти и нефтепродуктов теплом продуктов сгорания топлива в камере печи. В трубчатой печи нагреваемое сырье движется в трубах змеевика, а горячие продукты сгорания омывают трубы снаружи.

Современная трубчатая печь имеет обычно две камеры:

1- радиантную, в которой сгорает топливо и тепло передается трубам в основном излучением от нагретых продуктов сгорания и кладки стен.

2 - конвективную, в которой тепло трубам передается г.о. при соприкосновении горячих продуктов сгорания с трубами, т.е. конвекцией.

1 – форсунка;

2 – каркас и огнеупорная кладка;

3 – камера радиации;

4 – радиантные трубы;

5 – конвекционные трубы;

6 – пароперегреватель;

7 –камера конвекции.

Нагреваемое сырье последовательно проходит трубы конвекционных и радиантных камер печи. Температура продуктов сгорания на выходе из радиантной камеры достаточно высока. Тепло этих газов может быть эффективно использовано для начального нагрева сырья в конвективных трубах, получения перегретого водяного пара и подогрева воздуха для сжижения топлива.

Компактность конструкции, большая тепловая мощность, малая задержка продукта и связанная с этим меньшая пожарная безопасность, простота обслуживания являются достоинствами трубчатых печей. Трубчатые печи используются в качестве нагревателей, реакционных аппаратов, обеспечивают требуемую долю отгона сырья и т.д.

2 Классификация и типы трубчатых печей.

По способу передачи тепла потоку сырья трубчатые печи можно разделить на три группы: конвекционные, радиантно - конвекционные, радиантные.

В конвекционных печах тепло передается при соприкосновении газов с трубами, по которым прокачивается сырье. Радиацией передается примерно 20-30% общего количества тепла. Печи этого типа применяются в тех случаях, когда требуется обеспечить мягкие условия нагрева сырья.

В печах радиантно – конвекционного типа 40-60% всего тепла передается радиацией, а остальная часть – конвекцией. Печи этого типа наиболее широко применяются в промышленности.

В радиантных печах основная доля всего тепла передается излучением. Камера конвекции имеет вспомогательное значение. Печи этого типа наиболее компактны, но работают с более высокой температурой уходящих продуктов сгорания, что несколько ухудшает их экономические показатели.

По технологическому назначению различают нагревательные и реакционные трубчатые печи.

Нагревательные печи служат для нагрева и испарения сырья.

В реакционных трубчатых печах сырье не только нагревается до определенной температуры, но и подвергается коренным превращениям, приводящих к изменению состава исходного сырья.

По конструктивным признакам различают печи коробчатые и цилиндрические, с наклонным сводом и вертикальные.

По числу камер радиации различают одно-, двух- и многокамерные печи.

Резкий рост производства нефтехимических продуктов в последние годы привел к созданию новых высокоэффективных конструкций трубчатых печей:

- с излучающими стенками из беспламенных горелок.

- с настильным, объемно настильным и вертикально факельным сжиганием топлива.

- с дифференцированным подводом воздуха.

- цилиндрических секционных.

- цилиндрических секционных со встроенной дымовой трубой.

3. Элементы конструкций трубчатых печей.

Современная трубчатая печь состоит из следующих основных узлов: змеевика, гарнитуры, каркаса, обмуровки, приборов для сжигания топлива.

ВЫПАРИВАНИЕ.

Выпаривание – концентрирование жидких растворов нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя при кипении жидкостей.

Способы выпаривания.

1. Выпаривание под вакуумом. Можно произвести процесс при более низких температурах, что очень важно для растворов, веществ, склонных к разложению. Увеличивается полезная разность температур и это позволяет уменьшить поверхность нагрева в аппарате или сокращает время процесса.

2. Под атмосферным давлением, вторичный пар при этом уходит в атмосферу.

3. При повышенном давлении, вторичный пар можно использовать как для выпаривания в других аппаратах с меньшим давлением, так и для других целей.