Теплообмен теплоперенос

Доля теплообменного оборудования в химических производствах достаточно высокая. Например, каждая из ректификационных колонн, как минимум, снабжена двумя теплообменниками конденсатором и кипятильником. Их количество может быть намного больше, если на стадии проектирования принимаются меры по рациональному использованию энергии. Это многоступенчатая конденсация пара, промежуточные холодильники и т. д. От эффективной работы теплообменной аппаратуры существенно зависит степень использования тепловой энергии. Важно не только точно рассчитать теплообменник, но и обеспечить нормальные условия эксплуатации с высокими коэффициентами теплопередачи. Несмотря на простоту конструкции и достаточную изученность процесса теплопереноса, эксплуатация теплообменной аппаратуры в промышленных условиях довольно напряженная. Трудность состоит в обеспечении высоких коэффициентов теплопередачи, что часто покрывается большими запасами по поверхности тепло- [c.377]

Применение электронно-вычислительной техники в последние годы позволило решать численными методами многие задачи, связанные с процессами переноса в зернистом слое, при -расчете этих процессов в промышленных аппаратах и при обработке опытных данных, полученных на экспериментальных установках. При этом появилась возможность использовать двухфазные модели зернистого слоя, учитывающие разницу температур между обеими фазами и теплообмен между ними. Ниже рассмотрены некоторые задачи, связанные с методами экспериментального исследования теплопереноса в зернистом слое и требующие учета гетерогенной структуры слоя. [c.168]

Система уравнений, описывающая конвективный теплообмен в движущейся среде, не может быть проинтегрирована аналитически для определения коэффициента а . Поэтому исследование теплообмена обычно проводится на основе теории подобия. -В качестве обобщенных переменных процесса используют критерии, характеризующие движение потока, конвективный теплоперенос и граничные условия. [c.30]

В контактных реакторах чаще всего процесс проходит в кинетической или внутридиффузионной областях. Учитывая большое влияние температуры на скорость реакции в этих областях, можно считать, что рещающее значение для увеличения масштаба имеет характер процесса теплопереноса. Этот процесс складывается из теплообмена в жидкости (газе) и в зернах катализатора, теплоотдачи на границе фаз и до стенки аппарата, конвекции в потоке реагентов при высоких температурах следует учитывать также теплообмен лучеиспусканием. [c.466]

В первых четырех главах рассмотрен стационарный массо- и теплоперенос к каплям и пузырям (главы 1 и 2) и к твердым частицам (главы 3 и 4) при больших числах Пекле в отсутствие объемных химических реакций при диффузионном режиме химической реакции на меж-фазной поверхности. При этом сначала рассматриваются частицы простой формы (сфера, цилиндр) в потоке простой структуры. Далее исследуется влияние изменения формы частиц, усложнения структуры потока, взаимодействия частиц между собой. В главе 5 учитывается влияние поверхностной или объемной химической реакции, протекающей с конечной скоростью при больших числах Пекле. Массо- и теплообмену реагирующих частиц с потоком газа (малые числа Пекле) посвящена глава 6. Содержание главы 7 составили нестационарные задачи массо- и теплопереноса. [c.7]

Приближенные модели переноса. При изучении экстракции и абсорбции расчет процессов массо- и теплообмена часто проводят, исходя из предположения, что гидродинамика существенно влияет на массо- и теплоперенос, в то время как тепловые и диффузионные потоки слабо меняют характер течения. Это облегчает задачу, но, к сожалению, не избавляет от математических трудностей, связанных с учетом сложных гидродинамических условий, в которых протекают массо- и теплообменные процессы. Развитие теории массо- и теплопереноса щло по пути учета влияния гидродинамических факторов с помощью построения различных приближенных моделей. [c.172]

Промышленные массо- и теплообменные процессы в дисперсных системах реализуются, как правило, в противоточных колонных аппаратах. Эффективность колонны характеризуется интенсивностью массо- и теплопереноса в ней. Конечная цель расчета эффективности — определение высоты колонны, соответствующей заданной степени извлечения или нагрева. [c.217]

Там же показано, что для мелких капель с радиусом менее 20 мкм вклад конвекции в общем теплопереносе значительно превышает радиационные эффекты, и поэтому с незначительной степенью погрешности лучистым теплообменом можно пренебречь. [c.69]

Для того чтобы свободно ориентироваться в дальнейших обсуждениях, ниже приведено краткое описание типичных значений физических свойств полимеров, относящихся к задачам теплообмена. Затем перечислены важные безразмерные критерии, которые описывают качественно природу задач теплопереноса. Затем представлены характерные решения задач теплообмена соответственно с учетом и без учета нагрева вследствие внутреннего трения. Рассматриваемые задачи в большинстве своем ограничиваются течениями в каналах. В конце данного параграфа приведено описание влияния добавок небольших количеств полимеров на теплообмен в трубах или при турбулентном режиме течения. [c.328]

Теплообмен в суспензиях. Наличие в жидкости твердой фазы существенно изменяет условия теплопереноса от жидкости к твердой стенке. В основном это обусловлено двумя причинами деформацией поля скоростей жидкости в пристенной области за счет наложения относительной скорости осаждения твердых частиц и дополнительной турбулизацией вязкого пристенного слоя проникающими в него частицами, которые к тому же являются источниками рекуперативного теплообмена. При нисходящем газожидкостном потоке наложение скорости осаждения более тяжелых, чем жидкость, частиц будет увеличивать градиент скорости в пристенном слоем, тем самым увеличивая касательные напряжения и динамическую скорость, что повлечет за собой повы-70 [c.70]

Обычно в теплообменниках происходит сочетание рассмотренных видов переноса теплоты, причем в разных частях аппарата это сочетание может происходить по-разному. Например, в паровом котле от топочных газов к поверхности кипятильных трубок теплота передается всеми видами переноса - тепловым излучением, конвекцией, теплопроводностью от внешней поверхности через слой сажи, металлическую стенку и слой накипи - только теплопроводностью и, наконец, от внутренней поверхности к кипящей воде теплота передается в основном конвекцией. Следовательно, отдельные виды теплопереноса в теплообменной аппаратуре протекают в самом различном сочетании, и разделить их между собой зачастую очень сложно. Поэтому в инженерных расчетах обычно рассматривают процесс переноса теплоты как одно целое. [c.264]

Теплообмен между стенкой и жидкостью при ламинарном течении пленки. Уравнение конвективного теплопереноса [c.149]

Если твердая фаза является простым наполнителем псевдоожиженного слоя, то мы имеем дело с трехстадийным теплопереносом (см. рис. 39), который лимитируется в звеньях теплопереноса у поверхностей теплогенератора и нагрева. Тепло к твердой фазе поступает от электрических нагревателей, омываемых кипящим слоем, или от сжигания газа, вводимого вместе с воздухом. Если топливо и воздух были д остаточно хорошо перемешаны, то они сгорают вблизи мест ввода, образуя небольшие области теплогенерации с особым температурным режимом. В непосредственной близости от этих областей завершается и теплообмен газовой и твердой фаз, а температура в остальной части объема слоя является практически одинаковой, что и является характерным для циркуляционного режима. Масса частиц в слое в данном случае играет аккумулирующую роль. Для того чтобы не допускать переохлаждение слоя при периодической загрузке, соотношение масс слоя и материала, вводимого для тепловой обработки, не может быть произвольным [c.142]

При теплообмене в псевдоожиженном слое межфазный перенос теплоты в 2-3 раза выше, чем теплоперенос для одиночной частицы. Коэффициенты теплоотдачи а для этого случая можно определить с помощью следующих зависимостей [c.312]

Распределение температур в контактных реакторах зависит от распределения газового потока по сечению и, в случае смешения газов с различными температурами,— от способов их смешения. В аппаратах, включаю-ш,их теплообменные устройства, распределение температур зависит также от условий теплообмена. Расчет реакторов более совершенных конструкций в гидродинамическом и тепловом отношении затрудняется тем, что известные из литературы коэффициенты гидравлического сопротивления и теплопередачи для элементарных участков аппаратов недостаточны, чтобы при проектировании сложных конструкций многослойных и с внутренним теплообменом контактных реакторов можно было определить оптимальные условия движения газовых потоков и теплообмена. Картину движения газов и теплопереноса в аппарате можно получить только в моделях, рассчитанных но правилам моделирования, основанным на теории подобия. [c.272]

Теплообмен или теплоперенос — самопроизвольный необратимый процесс распространения теплоты в пространстве, обусловленный разностью температур. Различают три элементарных способа переноса теплоты [c.115]

Автор-. работы [57] определяют радиальные потоки, обеспечивающие теплообмен, и составляющие теплопереноса из кипящего граничного слоя в ядро потока, используя для этого солевой метод . На основе полученных таким путем данных в работах [58, 59] показано, что между интенсивностью теплоотдачи и гидравлическим сопротивлением взаимосвязь действительно существует. [c.94]

На основе анализа требований к поверхностям теплообменных аппаратов, парогенераторов и реакторов, современных представлений о закономерностях теплопереноса и результатов экспериментальных исследований предложены рекомендации по выбору нормируемых параметров поверхностей. Показано, что с точки зрения условий возникновения зародышей паровой фазы при кипении и жидкой фазы при конденсации для кипения воды и других жидкостей могут быть нормированы параметры микрошероховатости. Лит. — 20 назв., ил. — 6, табл. — 1. [c.213]

Массообмен между кипящим слоем и погруженным в него телом. В общем случае аналогии между тепло- и массопереносом в КС нет, поскольку в процессе массообмена частицы, не адсорбирующие диффундирующее вещество, не участвует, тогда как в переносе теплоты любые частицы играют активную роль. Лишь в слое крупных частиц (Аг > 10 ) и при малом размере поверхности ( т а) газ, фильтрующийся у теплообменной поверхности, не успевает существенно прогреться и, тем более, передать теплоту окружающим частицам. Таким образом, частицы в этом случае не включаются и в теплоперенос, поэтому между тепло-и массопереносом здесь существует аналогия, позволяющая пользоваться для расчета безразмерного коэффициента массоотдачи — критерия Шервуда Shl = (1/0 — зависимостями, полученными при изучении теплообмена, т. е. формулой (2.8), которая для случая массообмена будет иметь вид [c.116]

В ЭТОМ случае в несколько раз выше коэффициентов теплоотдачи при пленочной конденсации. Последнее объясняется тем, что и при пленочной конденсации коэффициенты теплоотдачи достаточно высоки, и поэтому стадия переноса теплоты при пленочной конденсации обычно не является лимитирующей в общем процессе теплопереноса, в то время как создание несмачиваемой (гидрофобной) поверхности в теплообменнике (для создания условий капельной конденсации) приводит к удорожанию процесса. Поэтому в теплообменных аппаратах обычно конденсация паров происходит по пленочному механизму. [c.286]

Теплопередающие трубы применяют в тех случаях, когда необходимо с относительно малых площадей теплопередачи снимать большие тепловые нагрузки, для создания систем термостабилизации различных объектов и т.п. При этом следует учитывать, что лимитирующими стадиями процесса теплопереноса в аппаратах с тепловыми трубами обычно являются подвод теплоты к наружной поверхности зоны испарения и отвод теплоты от наружной поверхности зоны конденсации. Кроме того, возможны ограничения применения тепловых труб вследствие высокого термического сопротивления материала фитиля. Поэтому иногда роль фитиля выполняют мелкие продольные канавки различной формы на внутренней стенке тепловой трубы, что существенно усложняет конструкцию этих устройств и увеличивает гидравлическое сопротивление при движении жидкости вдоль канавок. К недостаткам аппаратов на основе тепловых труб следует также отнести тот факт, что значительная часть труб в теплообмене с воспринимающей средой не участвует. [c.358]

Существует несколько моделей и методик расчета радиационного теплопереноса в трубчатых печах, использующих разную степень детализации. Наиболее полным является зонный метод [284, 285]. При его использовании весь топочный объем, поверхности стен и змеевика разбивают на участки (зоны) и учитывают теплообмен каждой из них со всеми остальными, принимая во внимание углы, под которыми зоны видят друг друга (так называемые, угловые коэффициенты). При беспламенном сжигании топлива на поверхности стен топочной камеры, что имеет место в печах пиролиза, должен задаваться расход топлива в каждую зону излучающей поверхности стен. Этот расчет должен быть связан тепло-поглощением в змеевике, которое в свою очередь зависит от температуры. По простой модели теплопереноса принимается постоянная температура в топочной камере или излучающих стен и средняя температура стенки змеевика [286]. [c.113]

Авторы в основном придерживались терминологии, установившейся в науке о ПАХТ, не отказываясь вместе с тем от ее изменения и уточнения там, где это представлялось целесообразным. Так, в главах "Основы теплопереноса", "Теплопередача и теплообмен" разведены (им придан конкретный смысл) понятия "теплоперенос", "теплоотдача", "теплопередача", "теплообмен". [c.20]

Перенос теплоты детально изучается в главах "Основы теплопереноса" и "Теплопередача и теплообмен". Кардинальной проблемой при анализе теплопереноса является определение температуры в интересующей нас точке технологического пространства в произвольный момент времени [c.83]

Более детально НУ и ГУ различных видов будут рассмотрены и использованы в общих главах "Гидравлика", "Основы теплопереноса , "Теплопередача и теплообмен", "Основы массопереноса", а также в ряде других глав — для решения конкретных научных и технологических задач. [c.99]

В наиболее распространенных случаях (далее будут рассматриваться и другие ситуации) поток теплоты передается от теплоносителя с высокой температурой Т к теплоносителю с низкой — / через теплопередающую стенку. Принципиальная схема такого теплопереноса для фрагмента теплообменного аппарата представлена на рис. 6.1. Теплота (ее поток изображен левой вертикальной стрелкой) вводится в исследуемый фрагмент теплообменника с потоком горячего теплоносителя под действием постороннего побудителя (например, насоса). Далее поток теплоты через пограничную пленку, примыкающую к поверхности со стороны горячего теплоносителя, передается к фанице поверхности, проходит через поверхность (стенку), затем через пограничную пленку со стороны холодного теплоносителя (эти потоки теплоты изображены горизонтальными стрелками). Наконец, теплота выводится из исследуемого фрагмента с холодным теплоносителем (правая вертикальная стрелка). [c.470]

Под теплообменом будем понимать теплоперенос в целом, включающий отвод (подвод) теплоты с горячим и холодным теплоносителями для схемы на рис. 6.1 теплообмен включает пять стадий три стадии теплопередачи и две — переноса теплоты с потоками теплоносителей. [c.471]

Крайне низкая кажущаяся теплопроводность порошка обусловлена тем, что в вакууме скорость теплопереноса описывается уравнение.м (8). Это явление хорошо известно как эффект Смолуховского (см. разд. 2.8, а также 2.1.8). При нормальном давлении для частиц диаметром примерно 1 мм скорость передачи тепла может контролироваться уравнением (8) в том случае, если теплообмен происходит в нестационарных условиях и время соприкосновения частиц достаточно мало (несколько секунд или меньше). Такая ситуация имеет место в псевдоожиженных слоях, где частицы соударяются с нагревающим или охлаждающим элементом, а также в других контактных теплообменных устройствах, таких как вращающиеся печи для обжи1 а и барабанные сушилки. [c.71]

Экраны в химической технологаи, в энергетике, в металлургии чаще всего устанавливают, когда нужно понизить интенсивность лучистого теплопереноса между теплообменными поверхностями или от поверхности к окружающей среде. Кроме того, иногда наличие экрана присуще самой технологической системе. Во всех этих случаях необходимо уметь рассчитать воздействие экрана на интенсивность теплопереноса. [c.515]

Рассматривается конвективный массо- и теплоперенос при малых и средних значениях Ке для случаев обтекания частиц. Циркуляционное движение жидкости внутри капель играет существенную роль при расчете массопередачи в случае лимитирующего сопротивления дисперсной фазы. Для такого режима наблюдается нестационарный характер процесса массопередачи, что при больших значениях Ре приводит к зависимости критерия Шервуда или Нуссельта от критерия Фурье. Внешний массо- и теплообмен при больших Ре стационарен и описывается уравнениями диффузионного пограничного слоя. При исследовании решений этих уравнений показано, что для расчета величины массового потока достаточно знать распределение вихря по поверхности твердой сферы или касательной составляющей эрости по поверхности капли и газового пузырька. Обсуждены гранр цы применимости погранслойных решений при увеличении отношения вязкостей дисперсной и сплошной фаз. Общий случай соизмеримых фaJ0выx сопротивлений описан обобщенной циркуляционной моделью. Закономерности массо-и теплопереноса при лимитирующих сопротивлениях сплошной и дисперсной фаз и общий случай соизмеримых фазовых сопротивлений рассмотрены в разделах 4.2—4.4. [c.168]

Одним из основных аспектов повышения производственного потенциала нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий является интенсификация технологических систем, среди которых ведущее место занимают массо- и теплообменные процессы в совокупности с соответствующей аппаратурой. Как правило, решение задач математического моделирования технологических процессов и разработка новых конструкций аппаратов базируются на классических представлениях о закономерностях протекания кинетики, массо- и теплопереноса. Общий недостаток этих классических представлений заключается в том, что решение задачи интенсификации процесса носит асимптотический )црак1ер, то есть значительные количественные изменения параметров процесса не приносят сколько-нибудь заметного улучшения результата. [c.214]

Основные результаты расчета при различных технологических параметрах представлены в табл. 10.1. В расчетах варьировались теплопроводность зерна катализатора, линейные размеры гранул катализатора, состав смеси на входе в аппарат, скорость фильтрации и время контакта. В таблице представлены средние за цикл концентрации аммиака на выходе из слоя и максимальная температура катализатора. Из данных, приведенных в таблице, можно сделать вывод о влиянии размеров зерна катализатора на технологические характеристики нестационарных режимов. С ростом размеров зерна катализатора уменьшается максимальная температура, что вызвано снижением коэффициента межфазного теплообмена и ростом характерного времени теплопереноса в пористом зерне. Сов-иместное действие этих двух факторов увеличивает ширину зоны реакции, и, как следствие, максимальная температура понижается. Выход аммиака увеличивается. Это еще раз подтверждает уже обсуждавшийся ранее вывод о том, что при осуществлении процесса в нестационарном режиме часто при увеличении размера зерна внутренний массоперенос оказывает меньшее влияние на выход продукта, чем межфазный теплообмен и теплоперенос внутри зерна катализатора. Например, по данным расчетов при увеличении диаметра зерен катализатора с 5 до 14 мм максимальная температура в слое уменьшается с 587 до 552°С. При этом средняй- за цикл выход аммиака увеличивается с 15,5 до 17,2%. Дальнейшего снижения максимальной температуры можно добиться за еявт использо- [c.213]

Лучистым (теплоперенос излучением) называют перенос теплоты путем электромагнитных колебаний он сопровождается превращением тепловой энергии в электромагнитные волны и обратно. Каждое тело постоянно излучает энергию, причем интенсивность этого излучения, обусловленного сложными возмущениями на атомном и молекулярном уровнях, зависит прежде всего от свойств излучающей поверхности и от температуры. Часть излучаемой энергии при попадании на тело погло-ш,ается им и вновь переходит в теплоту другая часть отражается от поверхности тела или проходит сквозь тело (в конечном счете она поглощается другими телами или уходит в окружающую среду). В результате одновременного излучения и поглощения телом разных количеств энергии происходит теплообмен разумеется, если температура участвующих в лучистом тенлопереносе тел одинакова, то потоки излучаемой и поглощаемой энергии одинаковы, и эффект лучистого теплопереноса отсутствует. [c.476]

Связь интенсивности процесса теплообмена с качеством распределения жидкости по поверхности трубчатой насадки рассмотрим на частном примере — при теплообмене неравномерно, распределенной жидкостной пленки, стекающей по поверхности вертикальной трубы, при условии, что температура стенки Т = = onst. Для описания закономерностей теплопереноса восполь- [c.153]

При расчете насадочных аппаратов (обычно графически или аналитически) определяют число ТТ, необходимых для заданного разделения, и высоту насадки, эквивалентную по эффективности одной ТТ (ВЭТТ). Последнюю находят, как правило, по опытным данным или эмпирич. ур-ниям. Более строгий метод расчета основан на использовании ур-ний массо- и теплопереноса. В последнее время было установлено, что перенос ЛЛК из жидкости в пар связан как с диффузией, так и с теплообменом между паром и жидкостью. В любом сечении колонны т-ра пара вьппе т-ры жидкости, поэтому вследствие воздействия теплового потока часть жидкости испаряется и примерно такое же кол-во пара конденсируется. Содержание ЛЛК в образующемся паре, естественно, вьние, чем в жидкости, а содержание в ней ЛЛК после конденсации пара ниже, чем в паровой фазе. Т. обр., в результате испарения и конденсации возникает дополнит, конвективный поток ЛЛК из жидкости в пар за счет термической Р. [c.232]

Количественные связи обобщенных переменных устанавливают путем теоретического анализа (это удается далеко не всегда) или с помощью специально поставленного эксперимента. Эти связи носят название критериальных уравнений, например типа Ей = /(Ке, Рг,...) или Ни =У(Ке, Рг,...). Полученные уравнения справедливы ("работают") для подобных процессов (в гвдравлике — течений, в теплообмене — процессов теплопереноса определенного типа и т.д.) в найденных теоретически или проверенных экспериментально диапазонах изменения обобщенных переменных. Поскольку здесь устанавливаются диапазоны в обобщенных переменных, то составляющие их натуральные переменные могут варьироваться более широко (кстати, и более [c.114]

В манере конвективного теплопереноса представляют также теплообмен при конденсации паров и кипении жидкостей, хотя, согласно современным воззрениям, определяющую роль здесь Ифает кондуктивный перенос. В той же конвективной форме представляют и другие процессы пристеночного переноса при плавлении, в дисперсных системах (например, в псевдоожиженном слое) и др. некоторые из них затронуты в данной главе. [c.476]

Виды теплопереноса, рассмотренные в гл. 6, в реальных теплообменных аппаратах встречаются в различных сочетаниях в форме сложного теплопереноса. Его математическое описание определяется присутствием тех или иных видов переноса теплоты, способом их сочетания, направлением и структурой потоков теплоносителей, их агрегатным состоянием и характером изменения последнего, стационарностью или нестацио-нарностью теплопереноса (или его элементарных актов), некоторыми особенностями теплообменных поверхностей и рядом других обстоятельств. Изучение основных закономерностей сложного теплопереноса является предметом настоящей главы. Первоначально в ней дана классификация теплообменников, затем последовательно рассмотрены теплопередача и теплообмен. [c.523]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология