Теплоноситель, выбор для теплообменников

Поскольку при решении задачи оптимального выбора теплообменника расходы теплоносителей Сх и Са заданы, затраты на них могут рассматриваться как постоянные, а при поиске оптимального варианта конструкции их можно исключить. Тогда приведенные затраты П на теплообменник (в руб/год) можно приближенно рассчитывать по формуле [c.39]

Конструкция теплообменника должна удовлетворять ряду требований, зависящих от конкретных условий протекания процесса теплообмена (тепловая нагрузка аппарата, температура и давление, при которых осуществляется процесс, агрегатное состояние и физико-химические свойства теплоносителей, их химическая агрессивность, условия теплоотдачи, возможность загрязнения рабочих поверхностей аппарата и др.). При выборе теплообменника необходимо учитывать также простоту устройства и компактность аппарата, расход металла на единицу переданного тепла и другие технико-экономические показатели. Обычно ни одна из конструк- [c.337]

В первом (общем) случае задается только расход теплоносителей, их температуры и давления, а также признак изменения или постоянства агрегатного состояния. В этом случае выбор теплообменника полностью автоматизирован. ЭВМ из соответствующего ряда аппаратов выберет аппарат, наиболее отвечающий условиям, которые задаются критерием оптимальности. [c.11]

Исходная информация для расчета и выбора теплообменника по данной схеме представляет собой сведения, которые обычно известны проектировщику ири расчете кожухотрубчатого теплообменника с конвективным теплообменом в трубном и межтрубном пространстве, т. е. сведения о расходах, начальных и конечных температурах, физических свойствах теплоносителей и, кроме того, некоторые сведения о материале и конструкции аппарата, принимаемые по технологическим соображениям условное давление, материальное исполнение аппарата, диаметр труб, их расположение в трубной решетке и некоторые другие. [c.87]

Ориентировочный выбор теплообменника. Решение вопроса о том, какой теплоноситель направить в трубное пространство, обусловлено его температурой, давлением, коррозионной- [c.66]

При выборе теплообменников необходимо учитывать тепловую нагрузку аппарата, температуру и давление, при которых реализуется процесс, агрегатное состояние и физико-химические свойства теплоносителей, их химическую агрессивность, условия теплоотдачи, возможность загрязнения рабочих поверхностей аппарата, простоту устройства и изготовления, компактность аппарата, расход металла на единицу переданного тепла и другие технико-экономические показатели. ЛИТЕРАТУРА [33, 42, 53, 55, 57]. [c.179]

В случае мощных батарей ТЭ с высоким значением тепловыделения необходимо дополнительное устройство для отвода тепла. Обычно тепло отводят с помощью охлаждающих жидкостей или газов [12, 13], например циркулирующего раствора электролита, который нагревается в ТЭ и охлаждается в теплообменнике вне ТЭ. Циркуляция раствора электролита обеспечивает равномерное распределение температуры по ТЭ. Недостатки ТЭ с циркулирующим электролитом были рассмотрены ранее. В ТЭ со стационарным электролитом отвод тепла может осуществляться циркуляцией специального теплоносителя, выбор которого определяется рабочими температурами ТЭ. К недостаткам этого способа отвода тепла следует отнести усложнение конструкции ЭХГ и неравномерность распределения температур по батарее ТЭ. [c.95]

Целесообразность применения теплообменника того или иного типа (противоток, перекрестный ток или смешивающий) определяется соотношением водяных чисел участвующих в теплообмене теплоносителей (водяное число — произведение объема (веса) теплоносителя в единицу времени на его теплоемкость с учетом тепловых эффектов). Если водяное число воспринимающего тепло теплоносителя значительно выше охлаждаемого, достаточно высокая степень утилизации будет обеспечена не только при противотоке, но и при 1—2 ступенях смешивающего теплообменника (зон с кипящим слоем). При близких значениях водяных чисел для достаточной степени утилизации тепла необходимо применение противоточного теплообменника или ввод в смешивающий теплообменник дополнительных охлаждающих поверхностей (что эквивалентно возрастанию водяного числа охлаждающего теплоносителя). Выбор способа утилизации обрабатываемой рудой тепла отходящих газов определяется в первую очередь степенью влажности исходной руды при испарении влаги тепло на заключительном этапе утилизации потребляется на низком температурном уровне, и эффективность теплообменников всех типов при высокой влажности исходной руды будет одинаковой. Сухие руды потребляют (равно как обожженные отдают) тепло при переменном температурном уровне, поэтому обрабатывать их более целесообразно по принципу противотока. Однако очень часто по конструктивным соображениям на печи предлагают устанавливать несколько зон с кипящим слоем, что почти аналогично применению принципа противотока при благоприятном соотношении водяных чисел. [c.398]

Упрощенные методы оценки характеристик. При выборе теплообменника или оценке его характеристик часто задают температурные условия и основные геометрические характеристики поверхности теплообмена, для которой имеются экспериментальные данные. Это именно тот случай, когда проблему можно свести к выбору размера поверхности теплообмена для получения желаемых температур. Оказалось, что отношение изменения температур в одном теплоносителе к полной разности температур имеет важнейшее значение при разрешении таких проблем. Однако этот подход следует применять с известной осторожностью, так как хотя в общем подобие и наблюдается, но различные типы температурного распределения, указанные на рис. 4.1, оказывают определенное влияние на основные соотношения, которые используются в каждом частном случае. [c.78]

Выбор теплообменника зависит от назначения аппарата, области применения, количества передаваемой теплоты, производительности, физических и термодинамических параметров и свойств теплоносителей (плотности, вязкости, теплоемкости, агрегатного состояния химических свойств сред, агрессивности), степени загрязнения теплоносителя и характера отложений на теплообменной поверхности, температурных деформаций и др. [c.358]

Гидравлическое сопротивление теплообменника зависит от квадрата скорости теплоносителя С повышением скорости, с одной стороны, растет коэффициент теплообмена, т. е. уменьшается поверхность нагрева, уменьшаются размеры и соответственно стоимость теплообменника, а с другой — увеличиваются расход электроэнергии и ее стоимость. Поэтому выбор оптимальной скорости теплоносителя в теплообменнике должен решаться на основании технико-экономических соображений. Однако в большинстве случаев последовательное соединение по воздуху ребристых калориферов и других теплообменных аппаратов нерентабельно и может быть оправдано только конструктивными условиями компоновки агрегата. [c.206]

Расчеты процессов и конструктивных размеров контактных теплообменников проводят применительно к определенной системе контактирующих сред газ — газ, газ — жидкость, пар — жидкость, жидкость — жидкость. В данном параграфе рассмотрены системы газ — жидкость и пар — жидкость. Выбор теплоносителей, конструкции теплообменника и других исходных данных определяется постановкой задачи назначением аппарата, его производительностью, параметрами теплоносителей, режимом работы, местом установки и т. д. [c.131]

Выбор рационального типа теплоносителя и экономически выгодной системы нагрева определяется характером химического или другого теплового процесса. При выборе теплоносителя небходимо прежде всего учитывать рабочую температуру процесса и в соответствии с этим подобрать оптимальную температуру теплоносителя. Оптимальная температура теплоносителя определяется оптимальной разностью температур между температурой теплоносителя 1 и температурой нагреваемого сырья 2- Значение оптимальной разности температур зависит от условий теплопередачи в теплопотребляющем аппарате и в источнике тепла с учетом стоимости площади нагрева обоих теплообменников. Обычно в качестве параметра, определяющего оптимальную разность температур, выбирают либо стоимость 1 м поверхности нагрева, либо кубатуру оборудования, отнесенную к 1 м поверхности нагрева, либо вес 1 поверхности нагрева и т. д. [c.249]

При выборе конструкции и решении вопроса, в какую полость направлять тот или иной теплоагент, руководствуются следующими общими соображениями 1) при высоком давлении теплоносителей применяют трубчатые теплообменники и теплоноситель с более высоким давлением направляют по трубам, так как они имеют малый диаметр и могут выдержать большое давление 2) корродирующий теплоноситель в трубчатых теплообменниках также целесообразно направлять по трубам 3) загрязненные или дающие отложения теплоагенты необходимо направлять с той стороны поверхности теплообмена, где возможно производить очистку (в кожухотрубчатых теплообменниках более доступное для очистки трубное пространство, в змеевиковых теплообменниках — наружная сторона труб) 4) для повышения эффективности теплообменников стремятся по возможности уменьшить сечение каналов для движения теплоагентов, так как коэффициент теплоотдачи возрастает с увеличением скорости. [c.82]

Выбор типа теплообменника. Наиболее распространенными являются кожухотрубчатые теплообменники, Поэтому в первую очередь следует выяснить, не может ли быть применен теплообменник такого типа. Остановив свой выбор на кожухотрубчатом теплообменнике, решают, в какое пространство (трубное или межтрубное) должен быть направлен тот или иной теплоноситель. [c.90]

Предварительный выбор типа теплообменника и направление теплоносителей в нем можно сделать, ориентируясь на данные табл. 6.1. [c.145]

Во втором варианте будет меньше коэффициент теплоотдачи к азоту, но и меньшие потери давления. Появляется также возможность чистки труб, загрязненных азотом. Для окончательного выбора места подачи теплоносителей рассчитаем оба варианта теплообменника. [c.164]

Расчет теплообменной аппаратуры является весьма распространенной задачей в практике инженерных расчетов. Обычно это сложная оптимизационная задача по определению параметров и выбору конструкции теплообменника. Ниже представлена достаточно простая расчетная схема для кожухотрубчатого подогревателя, в основе которой используется итерационное решение уравнения теплового баланса аппарата с последовательным уточнением температуры стенки. Исходными данными для расчета являются тепловая нагрузка на аппарат, физико-химические свойства теплоносителей, температуры теплоносителей на входе и выходе из аппарата, а также некоторые конструктивные параметры теплообменника. В результате расчета определяется необходимая поверхность теплообмена. [c.388]

Очевидно, значение этого критерия будет тем выше, чем полнее используется в аппарате располагаемый температурный напор и чем лучше тепловая изоляция. Однако следует помнить, что степень использования температурного напора чаще всего не зависит от конструктора теплообменного аппарата, так как тепловой поток и температуры теплоносителей обычно оговорены в задании. Таким образом, по этому критерию никак нельзя судить о качестве выбора проектного варианта теплообменника. [c.296]

Целью поверочного расчета теплообменника является определение значения при заданных значениях А, отношения С и схемы движения теплоносителей. При конструкторском расчете стоят другие задачи выбор схемы движения теплоносителей и определение соответствующего значения А, которое обеспечит требуемое изменение температуры теплоносителя. Это различие в целях расчетов приводит к различиям в методах представления соотношений, описывающих характеристики, которые рассмотрены ниже. [c.24]

Широкая номенклатура теплообменников по типам, размерам, параметрам и материалам позволяет выбрать для конкретных условий теплообмена аппарат, оптимальный по размерам и материалам. Выбор конструкции аппарата для определенных условий теплообменного процесса зависит в основном от эрудиции и интуиции конструктора. Однако существуют рекомендации общего характера, которыми можно руководствоваться при выборе конструкции теплообменника и схемы движения в нем теплоносителей [c.6]

Далее ЭВМ выполняет расчет для каждого из конкурентоспособных сушильных аппаратов, определяя необходимую поверхность теплообмена и размеры сушильной камеры. Затем ЭВМ переходит к выбору узла подготовки теплоносителя в зависимости от указанных в задании на проектирование источников теплоты, требуемых параметров сушильного агента и схемы его циркуляции (замкнутый или разомкнутый цикл). Источником теплоты может быть топливо (мазут, природный газ), пар, горячая вода и электроэнергия. При использовании в качестве источника теплоты топлива проектируют топку. Если в качестве источника теплоты используют пар давлением более 1,2 МПа, то в системе подготовки сушильного агента предусматривают кожухотрубчатые теплообменники, при давлении пара менее 1,2 МПа узел подготовки агента сушки комплектуют паровыми калориферами,. Если на входе в калорифер температура сушильного агента ниже 10 °С, то предусматривают предварительный его подогрев отработанным конденсатом. [c.159]

Требования к материалам и технология изготовления. Проблемы коррозии почти всегда оказывают существенное влияние на выбор материала для теплообменника. Даже если теплоносители в системе и не очень агрессивны, может оказаться необходимым применение коррозионностойких, но дорогих материалов. Тем самым удается сократить расходы на уход и ремонт по сравнению [c.163]

Жидкие металлы и расплавленные соли являются отличными теплоносителями для систем, рассчитанных на работу в диапазоне температур 260—ПОО"" С [1—3]. Размеры трубопроводов и основных элементов оборудования, а также затраты мощности на прокачку в случае применения этих теплоносителей значительно меньше, чем при использовании газовых теплоносителей. Толщина стенок трубопроводов и корпусов насосов, теплообменников и других элементов оборудования может быть значительно меньше, чем у аналогичных элементов паросиловой станции высокого давления, работающей в том же диапазоне температур. В случае использования жидких металлов и расплавленных солей отсутствует также проблема коксования, которая ограничивает область применения масел примерно 285° С, а даутерма — 370° С. Однако, с другой стороны, на передний план выступает проблема коррозии, что требует тщательного подхода к выбору конструкционных материалов. Кроме того, система в целом должна быть спроектирована исключительно герметичной, чтобы было сведено к минимуму загрязнение рабочего тела парами воды или кислородом и обеспечена малая скорость коррозии. При надлежащем проектировании, монтаже и эксплуатации подобного рода системы успешно работали при температурах 650° С и выше, скорость коррозии при этом была менее 2,5 мкм/год. Теплообменники и системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивался как их предварительный разогрев, так и хороший дренаж, с тем чтобы избежать трудностей, связанных с замерзанием жидкости. [c.267]

Выбор размеров модели. Как правило, в больших теплообменниках имеет место вынужденное конвективное течение обоих потоков теплоносителей. В большинстве теплообменников применяются матрицы из множества расположенных в определенном порядке трубок. Первый обычный шаг — уменьшение размера опытного аппарата путем выбора некоторого типичного для матрицы теплообменного аппарата трубного пучка. При равенстве чисел Рейнольдса, одинаковом распределении потоков и геометрическом подобии проходных сечений различие коэффициентов теплообмена для пучков с сотней или десятью тысячами трубок должно быть очень незначительным. Подобие геометрических размеров предполагает, что все размеры в сечении могут быть уменьшены, например трубки диаметром 25,4 мм могут быть заменены трубками диаметром 6,35 мм. Если это сделать и использовать в модели ту же самую жидкость, что и в натурном аппарате, то для достижения равенства чисел Рейнольдса необходимо, чтобы массовый расход жидкости в модели был обратно пропорционален размеру трубок, т. е. [c.311]

Выбор теплоносителя зависит в первую очередь от требуемой температуры нагрева или охлаждения и необходимости ее регулирования. Кроме того, промышленный теплоноситель должен обеспечивать достаточно высокую интенсивность теплообмена при небольших массовых и объемных его расходах. Соответственно он должен обладать малой вязкостью, но высокими плотностью, теплоемкостью и теплотой парообразования. Желательно также, чтобы теплоноситель был негорюч, нетоксичен, термически стоек, не оказывал разрушающего влияния на материал теплообменника и вместе с тем являлся бы достаточно доступным и дешевым веществом. [c.310]

Теплообменники типа труба в трубе используются в основном для нагрева или охлаждения теплоносителя в тех случаях, когда требуются небольшие поверхности геплообмена (обычно до 50 м"). Они также могут использоваться в процессах, сопровождающихся частичным кипением или конденсацией теплоносителя. Преимущество теплообменника труба в трубе заключается в разнообразии компоновок, и, кроме того, они могут быть быстро собраны из стандартных элементов на месте монтажа. При необходимости поверхность теплообмена может быть увеличена за счет установки догюлпительиых секций. Подходящим выбором конструкции входных и выходных патрубков можно обеспечить эффективную очистку поверхностей теплообмена по обеим сторонам. Можно просто выполнять контроль распределения потоков теплоносителя по каждому каналу теплообменника, что особенно важно при охлаждении вязких жидкостей, когда в случае необходимости один насос может быть устаповлеп для группы теплообменников. Главными недостатками теплообменников труба в трубе являются большой объем и стоимость на единицу поверхности теплообмена. Расчеты теплообменников труба в трубе изложены в разд. 3.2. [c.5]

Второй критерий заключается в том, что теплообменник должен удовлетворять условиям, общим для всего оборудования. Сюда входят прежде всего механические напряжения, связанные не только с нормальной работой, но и с погрузкой, сборкой, запуском, остановкой, а также рядом определенных операций, обусловленных нарушением производственного процесса и возможными аварийными ситуациями. Суитествуют внешние механические напряжения, обусловленные наличием трубок в теплообменнике и возникающие как в стационарном состоянии, так и в переходных режимах при изменении температуры теплоносителей. В теплообменнике, конечно, не должна возникать коррозия от воздействия теплоносителей и окружающей среды. Этого можно добиться в основном выбором материала, а также конструкции. Отложения иа поверхиости теплообмена должны быть по возможности минимальными, но средства копструктора в этом случае обычно ограничены применением возможно более высоких скоростей допустимых по перепаду давлений и ограничениями по эрозии и вибрации, а также гарантированием того, что загрязненная отложениями поверхность будет доступна для очистки. [c.9]

Проектный расчет теплообменников обычно показывает возможность использования неск. вариантов стандартных аппаратов, к-рые обеспечивают заданные парамегры теплоносителей. Выбор единств, теплообментка из числа возможных осуществляют на основе минимума суммы капитальных и эксплуатац. затрат, прн этом определенне стоимости эксплуатации связано с вычислением гидравлич. сопротивления, оказываемого теплообменником потокам теплоиосителей. [c.531]

Но помимо внешних параметров для любого теплообменника существует еще несколько внутренних параметров, которые могуз- выбираться практически независимо от внешних параметров. К внутренним параметрам теплообменника относятся, например, схема обтекания, поверхность теплообмена, тип и шаг решетки, скорость теплоносителей, гидравлические диаметры каналов, длины каналов, их число и т. п. Большое число варьируе.мых параметров значительно усложняет оптимизацию теплообменника даже при использовании ЭВМ. Кроме того, при оптимизации теплообменника важен обоснованный выбор критериев сравнения. При технико-экономической оптимизации часто трудно получить достаточно обоснованную зависимость приведенных затрат от каждого внутреннегс параметра теплообменника. [c.4]

Как видно из таблицы, с изменением параметров р и Г порядок расположения газов в сравнительной шкале может изменяться. Однако этот порядок не зависит от того, какой из критериев — tiq или Tji —выбран при сопоставлении теплоносителей. Положение газа в сравнительной шкале олределяется только комплексом теплофизических свойств Кт], который характеризует качество газа как теплоносителя, что существенно при оптимизации теплообменников, когда возможен выбор различных газовых теплоносителей. [c.110]

Часто неудовлетворительная конструкция аппарата получается в тех случаях, когда необходимо осуществить теплообмен мteждy технологическим потоком, имеющим большой расход, но малое изменение температуры, и потоком, имеющим малый расход, но большой диапазон изменения температуры. Примером такого аппарата может служить высокотемпературный конденсатор, охлаждаемый водой. В таких условиях наряду с различными схемами тока теплоносителей полезно рассмотреть вопрос о замене охлаждающей среды, например вопрос о целесообразности использования воздушного охлаждения, вместо водяного. , -Задача выбора рациональных скоростей теплоносителей может быть обоснованно решена только путем проведения оптимального расчета, на основе сравнения большого количества конкурирующих вариантов. Пределы скоростей, приведенные выше, имеют сугубо ориентировочный характер. Увеличение скоростей потоков лимитируется, как правило, повышением гидравлических сопротивл е-ний, поэтому верхний предел скорости ограничен располагаемым снижением давления. В конвективных теплообменниках следует наилучшим образом разрешить компромисс между величиной гидравлического сопротивления и коэффициентом теплоотдачи. Например, коэффициент теплоотдачи от жидкости или газа, текущих в межтрубном пространстве, пропорционален скорости потока в степени 0,6. Гидравлическое сопротивление пропорционально квадрату скорости. Отсюда следует, что чем выше доиуекаемое гидравлическое сопротивление, тем более высокого значения, коэфг фициента теплоотдачи можно достичь. Следует, однако, иметь в виду, что коэффициент теплоотдачи от данного потока может весьма слабо влиять на значение общего коэффициента теплопередачи (не быть лимитирующим). [c.339]

Поправочный коэффициент Е, необходимый для учета конкретной схемы течения теплоносителей вида организации потока, определен также в разд. 1.5, т. 1. Для чистого противотока и при наличии конденсации в одном из теплоносителей f=--l. Во всех других случаях / <1. Но при выборе конструкции теплообменника следует стремиться к тому, чтобы значенне Г было больше 0,75—0,8, так как в противном случае теплообменный аппарат может оказаться недостаточно эффективным. Если значения Р получаются слишком низкими, для обеспечения оптимальных характеристик в зависимости от конкретной ситуации необходимо либо увеличить число секций при последовательном соединении, либо изменить тин иучка труб, либо перейти на чистый противоток. [c.39]

Пластинчатые теплообменники (рис. 12-13) имеют плоские поверхности теплообмена. Обычно такие теплообменники состоят из ряда параллельных пластин, изготовленных из трнких металлических листов. Каналы между пластинами сгруппированы в две системы по одной системе каналов движется горячий теплоноситель, по другой — холодный. Эти теплообменники весьма компактны, что. обеспечивает (при соответствующем выборе расстояний между пластинами) пропускание обоих теплоносителей с значительными скоростями и приводит к достижению высоких коэффициентов теплопередачи. [c.432]

Влияние шероховатости поверхности. Некоторое представление о влиянии шероховатости поверхности на коэффициен теплоотдачи дает рнс. 3.18. Здесь приведены данные, полученные в ряде экспериментов с длинными прямыми трубами, в которые вкладывались проволочные спирали, плотно прилегающие к внутренним стенкам трубы. Эти спирали турбулизовали поток, и коэффициент теплоотдачи возрастал счет увеличения потерь давления, вызванного турбулентностью, причем потери давления превышали прирост коэффициента теплоотдачи в 1ро-центио1М отношении. Если определяющим фактором при выборе конструкции теплообменника являются затраты энергии па прокачку теплоносителя, т 1. согласно экспериментальным данным, использование спиралей нежела-гельпо. С другой стороны, если затрать энергии па прокачку теплоносителя составляют относительно малую долю общих затрат, то благодаря турбули-знрующим вставкам, улучшающим коэффициент теплоотдачи, можно резко сократит требуемую площадь поверхностей нагрева и создать меньшие но размерам, более легкие и более дешевые установки. [c.59]

Если обеспечить устойчивость системы и ее регулирование сложно, следует провести анализ динамических характеристик системы для уточнения характеристики теплообменника. Такой анализ (его удобнее всего выполнять с 1юм0щью аналоговых вычислительных машин) может привести к коренному изменению выбора рабочих характеристик установки в целом и принятию необычных характеристик для теплообменников. Пусть, например, нужна достаточно быстрая реакция на изменение температур. В этом случае может оказаться необходимой такая конструкция теплообменника, которая обеспечивала бы довольно высокие скорости движения теплоносителей в нем при низких нагрузках и допускала бы более высокие затраты энергии на прокачку теплоносителей при полной теплопроизводительности, нежели следует из простого изучения, игнорирующего проблему регулирования. [c.165]

Тепловой расчет. Выбор конструкции аппарата и скоростей теплоносителей. Теплообменник колонны синтеза аммиака работает в условиях высокого давления, коррозионной среды и высоких температур. Его конструкция должна быть компактной, простой и надежной в работе. В соответствии с этими требованиями выбран кожухотрубчатый теплообменник со стальными цельнотянутыми трубками диаметром 18X2 мм. Скорости газовых смесей приняты в трубках W] = 1,9 м/с, в межтрубном пространстве W2 = 1,97 м/с (на основе предварительных расчетов в рекомендуемых при высоких давлениях пределах от 1,5 до 5,5 м/с). [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология