Массообмен, Теплообмен тепловое

Данное пособие составлено по следующей схеме. Первая часть посвящена общим принципам расчета гидравлических, тепловых и массообменных процессов, а также механическим расчетам аппаратов. Приведенные здесь уравнения, справочные данные и рекомендации помогут рассчитать гидравлическое сопротивление систем, подобрать для них соответствующие насосы, вентиляторы или газодувки рассчитать теплообменные аппараты и выбрать оптимальный для данного случая вариант теплообменника определить основные параметры, необходимые для расчета массообменных аппаратов рассчитать аппараты на прочность. [c.6]

Большинство существующих промышленных процессов в химической и нефтехимической промышленности (реакторные процессы, массообменные и теплообменные процессы, процессы смешения газо-жидкостных и сыпучих сред и т. д.) — это процессы с низкими (малыми) параметрами (давлениями, скоростями, температурами, напряжениями, деформациями). В силу специфики целей и задач химической технологии здесь на передний план выступают процессы химической или физико-химической переработки массы. Поэтому при структурном упрощении обобщенных описаний, как правило, пренебрегают в первую очередь динамическими соотношениями (характеризующими силовое взаимодействие фаз и отдельных составляющих внутри фаз) или учитывают их косвенно при установлении полей скоростей фаз, концентрируя основное внимание на уравнениях баланса массы и тепловой энергии. Кроме того, в самих уравнениях баланса массы и энергии, наряду с чисто гидромеханическими эффектами (градиентами скоростей, эффектами сжимаемости, диффузии и т. п.), первостепенную роль играют [c.13]

Влияние массообмена на теплообмен определяется в основном тем, что, как это показал Берман [21], поперечный поток вещества вызывает изменение Толщины гидродинамического и теплового пограничных слоев б, распределения в них продольных скоростей парогазового потока и температур по сравнению со случаем теплообмена, не осложненного массообменом (рис. [c.151]

Теплообмен испаряющейся капли с окружающей средой несколько ниже, чем движущейся неиспаряющейся капли или твердой сферы. При наличии испарения тепловой поток к ее поверхности представляет разность между полным потоком и тепловым потоком, учитывающим перегрев паров от температуры поверх-пости до температуры окружающей среды. Влияние испарения па тепло- и массообмен капли в высокотемпературном газе обычно учитывается с помощью поправочного коэффициента к критерию Nu, определенного при отсутствии вдува. По данным [22], эта зависимость имеет впд [c.70]

Все указанные выше основные процессы (гидродинамические, тепловые, массообменные и др.) могут протекать только под действием некоторой движущей силы, которая для гидромеханических процессов определяется разностью давлений, для теплообменных — разностью температур, для массообменных — разностью концентраций вещества и т. д. Выражения движущей силы для различных видов процессов будут рассмотрены в соответствующих главах курса. [c.17]

Классификация. Хим.-технол. процесс в целом - это сложная система, состоящая из единичных, связанных между собой элементов и взаимодействующая с окружающей средой. Элементами этой системы являются 5 групп процессов 1) механические - измельчение, грохочение, таблетирование, транспортирование твердых материалов, упаковка конечного продукта и др. 2) гидромеханические - перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и аппаратам, пневматич. транспорт, гидравлич. классификация, туманоулавливание, фильтрование, флотация, центрифугирование, осаждение, перемешивание, псевдоожижение идр. скорость этих процессов определяется законами механики и гидродинамики 3) тепловые - испарение, конденсация, нафевание, охлаждение, выпаривание (см. также Теплообмен), скорость к-рых определяется законами теплопередачи 4) диффузионные или массообменные, связанные с переносом в-ва в разл. агрегатных состояниях из одной фазы в другую,- абсорбция газов, увлажнение газов и паров, адсорбция, дистилляция, ректификация, сушка, кристаллизация (см. также Кристаллизационные методы разделения смесей), сублимация, экстрагирование, жидкостная экстракция, ионный обмен, обратный осмос (см. также Мембранные процессы разделения), электродиализ и др. 5) химические. Все эти процессы рассматриваются как единичные или основные. [c.238]

Потери из-за необратимости процессов в ХТС (внутренние потери) связаны с гидравлическим сопротивлением потоков, теплообменом при конечной разности температур, массообменом при конечной разности концентраций и др. К естественным (внешним) потерям относятся потери эксергии через тепловую изоляцию, потери с потоками, выходящими из системы с продуктами сгорания, с воздухом после воздушных холодильников, с водой после теплообменников, с побочными продуктами химического процесса. [c.288]

Энергетический баланс. При анализе и расчете химико-технологических процессов часто необходимо определить расход энергии на его проведение, и в частности, теплоты. Чтобы определить расход теплоты, составляют тепловой баланс как часть общего энергетического баланса. Тепловой баланс составляют для многих процессов, протекающих в реакторах, теплообменных аппаратах, массообменных аппаратах (перегонка жидкостей, сушка и т. п.). [c.23]

В ряде массообменных процессов массоперенос сопровождается положительным или отрицательным тепловым эффектом. В этих случаях массообменные аппараты снабжают теплообменными устройствами — встроенными или вынесенными. [c.748]

До сих пор мы исходили из предположения о том, что массообмен происходит в изотермических условиях и не учитывали тепловые эффекты. Однако на практике тепловыделение может быть весьма значительным и его следует учитывать при определении температуры слоя. Теплообмен может играть важную роль, если в многоступенчатом агрегате необходимо создать строго изотермические условия. [c.375]

В ряде случаев теплообмен усложняется массообменом. Объем книги не позволяет нам достаточно подробно остановиться на анализе явления теплообмена в двухфазных системах. Однако, учитывая, что в расчетной и проектной практике возникает иногда необходимость в проведении тепловых расчетов, мы приводим в этой главе некоторые зависимости, позволяющие проводить такие расчеты. [c.139]

Диффузионный критерий Нуссельта Ми, характеризующий массообмен на границе фаз, аналогичен тепловому критерию Нуссельта, характеризующему теплообмен на границе фаз. Представляя соотношение между градиентом концентраций в граничном слое к общему градиенту концентраций, критерий Ни характеризует подобие [c.66]

Диффузионный критерий Пекле Ре характеризует массообмен в движущемся потоке и является аналогом теплового критерия Пекле Ре, характеризующего теплообмен в движущейся среде. Представляя соотношение между градиентом концентраций в граничном слое к градиенту концентраций по длине аппарата, критерий Ре характеризует подобие полей концентраций по длине аппарата. [c.67]

Полезно вспомнить, что в теплообменных процессах аналогична ситуация с уравнением теплоотдачи (3.6), в котором коэффициент теплоотдачи а также суммарно учитывает сложную гидродинамическую и тепловую ситуацию в движуш емся теплоносителе вблизи теплообменной поверхности, а численные значения а для конкретных условий теплообмена получают из соот-ветствуюш их экспериментальных данных. Некоторым формальным отличием коэффициентов массоотдачи 3 от а служит лишь то, что при расчетах массообменных процессов могут использо- [c.357]

Формула (4.66) выражает связь итогового физико-химического КПД с физико-химическим (массообменным) КПД, степенью химико-химической регенерации и коэффициентами потерь. Отметим, что по своей структуре выражение для итогового физико-химического КПД в основном аналогично выражению для теплового КПД теплотехнического афегата, в котором также используется представление о теплообменном КПД и степени тепловой регенерации (см. формулу (4.47)). Эти аналогии отчетливо прослеживаются на графике рис. 4.9, где одновременно представлены величины Л. и в функции Лр и Лр и л и л . [c.295]

При сорбции, а особенно испарении, на поверхности выделяются или поглощаются значительные количества тепла. Поэтому массообмен с газовой фазой обычно сопровождается теплообменом, причем направления теплового потока д и потока вещества т могут быть взаимно противоположны (т. е. знаки дит обратны). При растворении или кристаллизации, благодаря высокой теплоемкости растворителя, возникающие разогревы незначительны и к тому же равновесные концентрации в растворах сравнительно медленно изменяются с температурой. Поэтому в последнем случае можно изучать массообмен в практически чистом виде. Для газовых потоков тепло- и массообмен не только связаны, но и их кинетические коэффициенты аир взаимно пропорциональны. [c.479]

В твердой фазе проводят тепловые процессы (например, охлаждение и нагрев сыпучих и пастообразных материалов), сушку и сублимацию, в которых теплообмен сочетается с массопере-дачей, а также обжиг, хлорирование и другие процессы, в которых наряду с химическими реакциями имеет место теплообмен и массообмен. Особое положение занимают измельчение, смешение и диспергирование твердых и пастообразных материалов, в результате которых иногда существенно меняются свойства веществ. [c.228]

В промышленных печах одновременно протекает ряд сложных процессов горение и газификация топлива, движение продуктов горения в рабочем пространстве, теплообменные и массообменные процессы, связанные с экзотермическими или эндотермическими химическими превращениями обрабатываемых материалов и т. д. Все эти процессы взаимно связаны и их совокупность составляет суммарный процесс тепловой обработки материалов. Важнейшим из них является процесс теплопередачи. [c.155]

Для любого непрерывного технологического процесса можно написать уравнение материального или теплового баланса. В том случае, когда массообмен сопровождается теплообменом (экзотермические или эндотермические реакции), следует исходить из системы уравнений материального и теплового баланса. При этом из каждого уравнения получают уравнение динамики систему уравнений динамики решают далее относительно регулируемого параметра. [c.179]

При интенсификации действующих и новых объектов высокой единичной мощности особое значение приобретает выбор правильной тактики интенсификации. Для сложных газожидкостных систем одним из эф ктивных тактических приемов является так называемый дрейф на различных уровнях. К примеру, при разработке газожидкостных реакторов особенное значение приобретает глубокая проработка вопросов макрокинетики и термодинамики процесса с целью определения его лимитирующих стадий и выбор соответствующих РТ-методов интенсификации. Лишь после этого удается сформулировать требования к основному оборудованию процесса на различных иерархических уровнях и выбрать соответствующие приемы интенсификации из АК-методов. Однако не всегда удается интенсифицировать газожидкостный реактор таким прямым путем. Зачастую приходится многократно возвращаться от АК- к РТ- методам, и наоборот. Такая тактика была использована при разработке крупнотоннажного агрегата синтеза диметилформ-амида, когда пришлось совместить два реакционных процесса с противоположными тепловыми эффектами в едином объеме, химические процессы с тепло- и массообменными и организовать процесс в реакторах-ректификаторах и ре-акторах-десорберах, обеспечить внутренний теплообмен за счет испарения и конденсации одного из продуктов реакции в различных зонах аппарата, оптимизировать конверсию и организовать рецикл непрореагировавшего промежуточного продукта. Новые РТ-методы сочетались на различных уровнях с эффективными АК-методами интенсификации, что создало предпосылки для успешного внедрения объекта в промышленность. [c.12]

Особое значение имеет интенсификация процесса сушки благодаря использованию пульсирующих газовых потоков. Пульсация газового потока может быть применена в установках со спокойным и кипящим слоем, в пневматических сушилках и т. д. Пульсация потока приводит к турбулизации пограничного слоя и соответственно — увеличению тепло- и массообменных процессов. Например, в вибрационных топках удается достигнуть теплового напряжения до (70 — 90) 106 ккал/(м3-ч). Для частот 4 и 7 гц теплообмен между шаровой частицей и пульсирующим потоком не интенсифицировался по сравнению со стационарным потоком. При наличии же испарения коэффициент теплообмена для пульсирующего потока увеличился на 25%. Для испарения воды из шарообразной частицы была получена формула [c.320]

Комплекс или сборочная единица технологического оборудования заданного уровня заводской готовности и производственной технологичности, предназначенные для осуществления основных или вспомогательных технологических процессов. В состав блока включаются машины, аппараты, первичные средства контроля и управления, трубопроводы, опорные и обслуживающие конструкции, тепловая изоляция и химическая защита. Блоки, как правило, формируются для осуществления теплообменных, массообменных, гидродинамических, химических, биологических процессов [c.272]

Действительно, каждый аппарат для массообмена одновременно в известной степени является теплообменником, потому что массообмену всегда сопутствует изменение теплосодержания системы. Так, например, абсорбер СО2 мы называем аппаратом для массообмена ввиду того, что количество тепла, участвующее в теплообмене, либо незначительно, либо в данном случае нас не интересует. Вводя обычное в теории массообмена понятие об изотермичности процесса, мы ограждаем себя, правда, искусственно, но ради простоты, от каких-либо иных тепловых явлений, не относящихся к явному, как бы автоматическому, переносу тепла, связанному непосредственно с массопереносом. [c.366]

Тепловой баланс. Так как теплообмен в сублиматоре определяется главным образом массообменом и сопровождается сложными процессами перемешивания парогазовой среды, целесообразно тепловой расчет сублиматора вести по количеству вводимого в сублиматор тепла, не отыскивая точного значения величины поверхности нагревательных элементов. Нагревательные элементы должны иметь поверхность, обеспечивающую равномерное распределение над высушиваемым материалом введенного в сублиматор тепла. Это возможно только в том случае, когда нагревательные поверхности расположены над всей (или под всей) поверхностью загрузки полок или ленты, что предопределяет размеры (площадь) и размещение греющих элементов сублиматора. Следовательно, можно считать, что для равномерного прогрева высушиваемого материала поверхность нагревательных элементов всегда должна быть равна поверхности загрузки сублиматора. [c.199]

Второй ялен в правой части уравнения есть составляппая теплового потока, обусловленная массообменом реагентов и продуктов ре акоди. Составляющая теплового потока, вызванная газностью концентраций, может значительно превосходить составляющую, обусловленную разностью температур (первый член в правой части). Наличие массообмена значительно интенсифицирует теплообмен меаду катализатором и газом. [c.64]

При топливном режиме энергетическое значение имеет массообмен между окислителем и топливом, а частицы сырьевого материала нагреваются за счет хеддд-обмена. При автогенном режиме энергетическое значение имеет массообмен между окислителем и частицами материала, которые в свою очередь находятся в тепловом взаимодействии 1С окружающей средой. При топливном режиме внешний для частиц материала теплообмен имеет решающее значение, при автогенном режиме его значение подчиненное. [c.179]

В статье [12] высказаны также соображения по механизму процесса теплообмена при кипении воды в трубах. Автор правильно считает, что основной причиной интенсификации теплообмена является разрушение ламинарного пограничного слоя образующимися на поверхности нагрева пузырьками пара, а также турбулентными пульсациями и, по-видимому (при еще более высокой интенсивности теплообмена), пока еще мало изученными кавитационными явлениями. Это разрушение пограничного слоя становится более интенсивным с ростом частоты образования пузырьков и числа центров парообразования, т. е. с увеличением теплового потока. Так как эти явления происходят на поверхности нагрева, то разрушение пограничного слоя представляет собой очень сложный процесс. Однако увеличение скорости основного потока никогда не приводит к полному разрушению пограничного слоя, а лишь уменьшает его эффективную толщину. Поэтому скорость в некоторых случаях менее существенно влияет на коэффициент теплоотдачи, чем тепловой поток. При увеличении турбулизации ядра потока увеличивается массообмен через ламинарный слой и возрастает интенсивность теплообмена. В связи с этим автор вводит в свое уравнение параметр ш/шкр. где аНкр.— критическая скорость, соответствующая переходу в трубах ламинарного потока в турбулентный. Введение этой величины обусловлено тем, что массообмен при ламинарном движении пренебрежимо мал, а следовательно, незначителен и теплообмен. Богданов ввел также в критериальное уравнение число Не, число Рг, отношение давлений р/ра и после обработки своих данных получил следующее соотношение [c.54]

Расчеты значительно упрощаются, если разности парциальных давлений в пределах пограничного слоя малы по сравнению со средним давлением жидкости. В этом случае скорость иормальная к поверхности стенки, невелика и в уравнениях (16-26) — (16-28) ею можно пренебречь. Тогда уравнения количества двил<ения (16-26) и теплового пото а (16-28) приобретут та1кой же вид, как и в случае чистого теплообмена (см. разделы 6-1 и 7-1). Свойства, проявляющиеся в уравнении, являются практически свойствами жидкости 2. Последнее означает, что массообмен не оказывает влияния на движение среды и теплообмен. Уравнение (16-27) описывает процесс массообмена, однако оно не нуждается в решении, поскольку результат можно непосредственно определить из условий подобия [c.570]

Таким образом, мы по существу имеем процесс теплообмена, связанный с массообменом, и определяющими параметрами здесь следует считать не коэффициенты переноса тепла, а коэффициенты переноса массы. Введение Нуссельтом коэффициента теплоотдачи для расчета теплообмена при конденсации пара заимствовано им из области теплообмена без фазовых превращений. При этом он пренебрегает теплотой перегрева пара по сравнению с теплотой фазового превращения и принимает температуру поверхности пленки, на которой происходит конденсация, равной температуре пара. Когда рассматривается конвективный теплообмен, то здесь, наоборот, не учитывается теплота фазового превращения газа, которое, согласно гипотезе Кнудсена, всегда имеет место на поверхности теплообмена и выражается, по-видимому,, в форме адсорбции. Это количество тепла пренебрежимо мало но сравнению с общим тепловым потоком, обусловленным градиентом температуры. [c.109]

При анализе теплового и итогового массообменного КПД, как отмечалось, основным фундаментальным их стержнем является внутренняя компонента, представленная теплообменным и физико-химическим (массообменным) Л хим ПД. Их оценки уже связаны с термодинамическими представлениями и особенностями тепломассо- [c.297]

В большинстве случаев массообменные процессы сопровождаются теплообменом, который оказывает влияние на их скорость. Ско- рость массопередачи при заданной температуре зависит от интенсивности молекулярной диффузии, т. е. способности одного вещества самопроизвольно проникать в другое за счет беспорядочного теплового движения молекул. В движущейся среде массонередача может осуществляться также за счет конвективного переноса массы. Суммарный процесс, который складывается из молекулярной диффузии и конвективного переноса, носит название конвективной диффузии. [c.153]

Так же как и тепловой поток, массообмен направлен в сторону убывающих концентраций. В процессе массопередачи кондуктив-ному теплообмену соответствует молекулярная диффузия в лами-нарно движущемся слое. Уравнение молекулярной диффузии (первый закон Фика) имеет вид [c.52]

НбСть теплообмена. Эффекты, посредством которых осуществляется это влияние, очень разнообразны изменение толщины теплового пограничного слоя и распределения температуры в нем, турбулизация пристенной области и т. п. Те или иные из них возникают в зависимости от конкретной физической обстановки. Часто влияние массообмена на теплообмен проявляется не слишком сильно. Но при известных условиях массообмен осуществляется в таких формах — кипение, испарение из твердого состояния в разреженную среду (сублимация под вакуумом), — с которыми связано сильнейшее интенсифицирующее воздействие на теплообмен. [c.224]