ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ Тепловой баланс

Тепловым балансом называется равенство прихода и расхода тепла в любом тепловом процессе. При помощи составления теплового баланса процесса выясняется распределение тепла, введенного в процесс по всем расходным статьям как полезным для этого процесса, представляющим степень полезного использования всего расходуемого тепла, так и в виде тепловых потерь различного происхождения. В топочных процессах основными потерями являются тепловые потери, связанные с недожогом топлива и наружным охлаждением топки. Последняя в высокопроизводительных топках всегда достаточно мала. [c.220]

В табл. 3.14 и 3.15 в качестве примера приведены тепловой и материальный балансы коксования кемеровского каменного угля. Аналнз этих данных позволяет установить, что с коксом и летучими продуктами выносится 60—70% тепла, полученного от сжигания топливного газа. Поэтому использование этого тепла представляет важную народнохозяйственную задачу вследствие больших масштабов коксохимической промышленности. В связи с этим одним из путей совершенствования процесса коксования является утилизация тепла кокса ( сухое тушение ), газа и паров смолы. [c.91]

В крупнотоннажных производствах используются, как правило, кристаллизаторы непрерывного действия. Масса получающихся кристаллов Скр и количество тепла Q, отводимого или подводимого к раствору (в зависимости от способа кристаллизации), обычно определяются материальным и тепловым балансами процесса. Материальный баланс можно представить следующим образом . [c.148]

Основной характеристикой теплового процесса является количество передаваемого тепла, которое определяется из теплового баланса. Тепловой баланс в общем виде выражается уравнением [c.152]

Нормы расхода тепла и энергии устанавливаются на основании тепловых и энергетических балансов. При этом в приходной части теплового баланса находят отражение теплота, развиваемая экзотермическими химическими реакциями физическая теплота, приносимая нагретыми реагирующими веществами теплота, вносимая в процесс извне. В расходную часть входят теплота, поглощаемая в эндотермических процессах физическая теплота, уносимая продуктами реакции потери теплоты в окружающую среду. [c.99]

Расследование причин повышения температуры воды в реках и озерах часто наводит на след деятельности человека. Работа многих отраслей промышленности зависит от близости больших объемов воды, которая используется для охлаждения в процессах, идущих с выделением тепла. Завод забирает холодную воду. В аппаратах под названием теплообменники происходит перенос тепловой энергии (тепла) из производственной сферы в охлаждающую воду. Нагретая вода затем возвращается назад в озера или реки либо сразу, либо после некоторого охлаждения. Промышленность и организации, ответственные за охрану окружающей среды, должны при этом следить, чтобы сливаемая вода не нарушала тепловой баланс в природных источниках. [c.61]

Отсюда следует, что любая форма утилизации части энтальпии топлива, обычно теряемой в процессе преобразования, обеспечит существенную экономию энергии. Это достигается при утилизации тепла дымовых (выхлопных) газов и охлаждающей жидкости в двигателях внутреннего сгорания, отработанных газов газовых турбин, отработанного пара паровых турбин. Очевидно, что утилизация такого тепла не дает должного эффекта, если источник электроэнергии и ее потребитель находятся на значительном удалении друг от друга и связаны между собой лишь линией электропередачи. Для обеспечения утилизации тепла топлива, превышающей 38 % (в лучшем случае это может быть достигнуто при общественном потреблении), потребитель должен производить электроэнергию сам. При этом его двигатели могут иметь термические к. п. д., меньшие приведенных, а утилизация тепла дымовых газов в процессах собственного производства будет более эффективной. Чтобы характеризовать производство, осуществляемое потребителем, как систему комплексного использования энергии , необходимо иметь четко обусловленный баланс потребления электрической и тепловой энергии. Тепло дымовых [c.336]

При использования аналитического метода структура уравнений модели определяется следующим образом. Анализируются физико-хи- ические процессы, протекающие в объекте, и, используя основные соотношения, описывающие тепло- и массоперенос, составляются уравнения теплового и материального балансов для основных участков объекта. Отсюда находится зависимость выходных координат от входных. Параметрами аналитических моделей являются физико-хими- [c.6]

Уравнения материального и теплового баланса с эмпирическими коэффициентами массо- и теплопередачи повсеместно применяются при расчете гетерогенно-каталитических процессов, скорость которых лимитируется диффузией реагентов к поверхности частицы катализатора и теплообменом между потоком и активной поверхностью. Строго говоря, использование эффективных коэффициентов обосновано только когда поверхность катализатора равнодоступна (см. п. 2). Более тонкие эффекты могут определяться явлениями термодиффузии и диффузионной теплопроводности, возникающими при наложении и взаимном влиянии процессов тепло- и массопереноса, а также изменением физических свойств пограничного слоя, а следовательно и значений коэффициентов диффузии и температуропроводности в результате химических превращений. Ошибка, допускаемая в результате пренебрежения этими явлениями, в условиях большинства химических реакций мала. В некоторых процессах значительную роль играет так называемый стефановский поток, возникающий вследствие неравной скорости диффузии исходных веществ и продуктов реакции или изменения объема в ходе химических превращений. Влияние стефановского потока на скорость химической реакции рассматривается в п. 2. [c.116]

Последним источником тепла для активизации работы газификационной зоны может явиться предварительный подогрев самого топлива. Однако, по причине количественного превалирования воздуха в огневом процессе, тепло прогретого топлива в обычных условиях может играть в тепловом балансе газификационной зоны лишь второстепенную роль даже по сравнению с теплом предварительно прогретого воздуха. При жидком топливе большой вязкости (мазут) предварительный прогрев топлива важен в основном для уменьшения его вязкости в целях улучшения распыливающего действия форсунки. [c.25]

Расчеты процессов тепло- и массообмена сводятся к определению равновесных значений температуры 4 и относительной влажности воздуха фк, а также величины потерь хранимых продуктов от усушки. Под / и понимают равновесное состояние этих параметров, которое устанавливается при равенстве источников и стоков теплоты и влаги в камере холодильника. Обычно их считают по балансовым уравнениям теплоты и влаги, составленным для конкретно рассматриваемых случаев. При этом оговаривают, что всякое нарушение стационарности приводит к соответствующим изменениям величин в уравнениях теплового и влажностного баланса и к последующему установлению равновесия в новых условиях. Схема теплопередачи в камере хранения показана на рис. УП1.1. [c.154]

Для паровой газификации угля ключевой реакцией является образование оксида углерода и водорода (7-33) из углерода и пара. Эта реакция — сильно эндотермическая ( + 131,46 кДж/ /моль). В большинстве существующих процессов тепло для этой реакции подводится непосредственным сжиганием угля в токе воздуха или кислорода. Стоимость тепловой энергии в этой части процесса может составлять до одной трети общей стоимости процесса. Серьезным осложнением процесса является неэффективный тепловой баланс, как видно из данных, приведенных на следующей странице. [c.92]

При абсорбций количество переданного вещества при одновременном протекании процессов тепло- и массопередачи мож-но найти в результате решения системы уравнений материального и теплового балансов для потоков взаимодействующих фаз, учитывая не- I эквимолярный массоперенос и тепловые эффекты процесса, т. е. [c.109]

Решенная выше задача (см. стр. 339—343) позволяет полностью описать процесс, протекающий нй поверхности плавленого катализатора, так как тепловой и материальный балансы процесса можно представить в виде алгебраических уравнений. Если реакция протекает внутри зерна, то процесс транспорта реагентов и отвод тепла из зерна катализатора описывается системой дифференциальных уравнений - [c.344]

Описание закономерностей работы АПЕ прежде всего должно быть направлено на установление взаимосвязи между образующими ее конструктивными элементами и протекающими в ней технологическими процессами. С этой целью выделяются элементарные процессы переноса, протекающие в отдельных АПЕ, каждый из которых характеризуется определенным набором конструктивных, физических и кинетических параметров (см. табл. 4.3). Задавать основные конструктивные параметры АПЕ следует исходя из условия достижения в ней определенного технологического эффекта. Таким образом, применительно к задачам САПР моделирование работы АПЕ необходимо для определения численных значений конструктивных параметров модели, при которых обеспечивается изменение ее физических параметров от значения на входе до значения на выходе. Как уже было отмечено выше, значения физических параметров должны определяться из уравнений теплового и материального баланса, составленных на основании потоковых графов (рис. 4.12). В этом случае представляется возможным определить потоки массы и тепла в данной АПЕ [c.231]

Очень важна для сохранения теплового и водного баланса в атмосфере. Большие затраты тепла на испарение в производственных процессах экономия возможна при утилизации тепла, выделяющегося при конденсации п 1ра [c.35]

На основании опытных значений коэффициентов теплоотдачи построены оригинальные графики тепловых балансов, позволяющие раскрыть процесс тепло- и массообмена для различных способов сушки. [c.225]

Для расчета процессов тепло- и массообмена в условиях балансовой задачи вполне достаточно уравнений теплового и материального балансов (см. гл. VI). [c.62]

В результате происходящих в колонне процессов тепло-и массообмена между жидкостью и паром изменяется их состав и соответственно изменяются расходы материальных потоков. Закономерности этого изменения определяются условиями теплового баланса и зависят от теплофизических свойств разделяемых смесей. Условие теплового баланса может быть сформулировано исходя из того, что через каждое произвольное сечение колонны проходит тепловой поток, равный разности теплосодержаний пара и жидкости. При отсутствии потерь в окружающую среду через каждое сечение укрепляющей и исчерпывающей частей колонны проходит одинаковый тепловой поток (но разный для каждой из указанных частей колонны). [c.23]

Расчет холодильника СОг. Паро-газовая смесь в холодильник СОг поступает при температуре, близкой к 100°, при 100%-ном насыщении водяными парами. Тепловые процессы, протекающие в холодильнике, поэтому складываются из конденсации водяных паров и охлаждения углекислого газа и конденсата. Общее количество тепла, которое должно быть отнято от охлаждаемой паро-газовой смеси, определяется из уравнения теплового баланса [c.88]

Теплопотреблением сырьевых материалов называют величину численно равную количеству тепла, усваиваемого единицей массы шихты (или концентрата) в период протекания технологического процесса, составной частью которого, помимо нагрева материала, служат идущие с эндотермическим эффектом физико-химические и фазовые превращения, завершающиеся при температуре соответствующей оптимальным условиям разделения продуктов плавки. В печах для плавки на штейн ее, как правило, принимают равной 1250 °С. Количество потребляемого шихтой тепла обычно рассчитывают при составлении материального и теплового балансов плавки. Однако когда нет исчерпывающих данных о минеральном составе сырья и не ясны все детали механизма протекающих в печи тепловых процессов, его теплопотребление [c.454]

Процессы тепло- и массопереноса в печах для автогенной плавки отличаются крайним разнообразием и сложностью. К сожалению, из-за относительной новизны автогенных способов плавки пока отсутствуют надежные экспериментальные данные о тепловой работе рассматриваемых печей, что в значительной мере затрудняет теоретические расчеты в этой области. На практике оценку режимных параметров афегата производят, используя, как правило, результаты анализа данных теплового и материального балансов реализуемого в нем технологического процесса. [c.459]

Выше показано, что слой испарения с поверхности водоема зависит от его глубины и, следовательно, от уровня. Во всех, известных автору, теориях многолетних колебаний уровня водоема эта корреляция не учитывается. Получим явные зависимости, демонстрирующие обнаруженный нелинейный эффект. Для примера рассмотрим теплообмен Каспийского моря. Укажем те определяющие факторы тепло- и влагообмена, которые существенным образом зависят от глубин Каспийского моря и, следовательно, от его уровня. Таким образом, в результате действия этих факторов тепловой и водный балансы моря оказываются взаимосвязанными, и корректное решение проблемы колебаний уровня Каспийского моря заключается в учете влияния тепловых процессов на испарение с поверхности моря. [c.23]

Существуют два метода составления математической модели. Аналитический метод основан на изучении процессов тепло- и массообмена и физикохимических закономерностей процесса. В этом случае математическая модель состоит из кинетических уравнений, уравнений материального и теплового балансов, уравнений процессов тепло- и массопередачи. Аналитическая модель процесса может быть весьма точной, но получение ее связано с длительной теоретической и экспериментальной работой. Существенное достоинство аналитических моделей заключается в пригодности их для целого класса процессов и аппаратов. Такого рода модели можно использовать при проектировании новых процессов. [c.313]

По линии АВ = hf) идет адиабатический процесс расширения пара в сопле. В действительности с учетом превращения части кинетической энергии в тепловую процесс истечения пара идет по политропе Л С. В этом аппарате происходит полная конденсация пара и обращанная часть кинетической энергии в тепло в сопле при встрече с водой отдает тепло воде полностью. Поэтому для нагрева воды теплосодержание пара можно брать в в точке В. Из уравнения теплового баланса расход пара будет [c.133]

С точки зрения анализа процесса сушки дисперсных материалов в движущемся слое диффузионное перемешивание сушильного агента в продольном направлении приводит к появлению дополнительного слагаемого в уравнениях теплового и материального балансов (3.10) и (3.15), что, соответственно, добавит слагаемые в уравнения граничных условий конвективного тепло- и массообмена на поверхности влажных частиц (3.11) — (3.13) и (3.16). Аналитические результаты решения уравнений тепломассообмена также становятся более громоздкими [1] и здесь не приводятся как по этой причине, так и ввиду недостаточно четкой физической основы, которую обычно приходится использовать при анализе диффузионной модели перемешивания движущихся потоков. Речь идет о граничных условиях переноса массы на входе и выходе из слоя дисперсного материала, которые необходимы для определения констант интегрирования дифференциального уравнения второго порядка, описывающего распределение влагосодержания сушильного агента по длине аппарата. При этом, как известно, приходится вводить дополнительные предположения о непременном равенстве нулю производной влагосодержания сушильного агента по высоте слоя в месте его выхода из слоя и о скачке влагосодержания сушильного агента в месте его входа в слой материала, что может считаться приемлемым для большинства практических расчетов, но не в полной мере соответствует физическому содержанию процессов переноса массы и энергии в непрерывных средах [2]. [c.89]

Регенерация адсорбента производится подогретым газом, обычно азотом. Процесс регенерации состоит из двух стадий десорбции водяного пара и охлаждения. Точный расчет количества тепла, вносимого греющим газом для десорбции водяного пара, представляет затруднения, так как он обусловлен нестационарными процессами тепло- и массообмена. Приближенно можно принять его стационарным для средних температурных условий. Материально-тепловой баланс может быть составлен с учетом затраты тепла по отдельным элементам [c.468]

Поэтому в настоящее время некоторыми проектно-конструкторскими организациями для построения динамических характеристик используются простые уравнения теплового и материального балансов в их сочетании с рассмотрением аккумуляции тепла объектами регулирования при внезапном изменении параметров процесса. [c.300]

Процессы тепло- и массообмена между воздухом и водой в теплообменниках смещения. При составлении тепловых балансов смесительных те- [c.66]

В главе IV учитываются совместно тепловой и материальный балансы прп анализе работы неизотермического реактора. Частично нсследуется автотермический процесс системы реакторов, поскольку он имеет значение для экономии тепла установки. Описывается возникновение горячих точек в трубчатых реакторах и демонстрируется относительность концепции о максимально допустимых температурах. [c.12]

Цеолиты с ионами редкоземельных элементов в количестве 10-20% вводят в аморфную матрицу, состоящую из АСК. Матрица должна иметь развитую систему пор, которые обеспечивают доступ к активным центрам цеолита, находящимся внутри частиц. По отношению к крекируемому сырью матрица практически инертна активность ЦСК обусловлена в основном наличием цеолита. Промышленные катализаторы выполняют некоторые дополнительные функции. Так как отлагающийся на катализаторе кокс удаляют выжиганием в регенераторе, а потребность реактора в тепле покрывают за счет горячего катализатора, поступающего из регенератора, то желательно накапливать на катализаторе такое количество кокса, которого было бы достаточно для полного обеспечения процесса теплом, и работать с замкнутым тепловым балансом. Кроме того при выжиге кокса желательно получать СО2, а не СО, так как при этом выделяется больше тепла, отпадает необходимость последующего доокисления дымовых газов для обезвреживания их от СО. Поэтому в катализатор вводят небольшое количество благородных металлов для придания ему способности ковертировать СО в СО2 на стадии регенерации. [c.116]

Таким образом, все необходимое для процесса тепло вносится в систему сгорающим в регенераторе коксом, и, следовательно, тепловой баланс установки определяется выходом кокса при крекинге. Прп переработке облегченного, или малосмолистого сырья выход кокса недостаточен для компенсацни затрат тепла на процесс, н установка должна иметь трубчатую печь. Напротив, при высокосмолистом, тяжелом сырье в регенераторе возникает избыток тенла, который может быть снят посредством пароводяных змеевиков. Системы, характеризующиеся отсутствием трубчатой печи и змеевиков, предназначенных для съема избыточного тепла в регенераторе, носят название системы сбалансированного тепла . [c.191]

Создание нового производства или процесса получения нового вещества прежде всего требует выяснения возможности протекания химических реакций, которые при этом предполагается осуществлять. Первый закон термодинамики оказывается недостаточным для решения подобных задач, В пределах этого закона возможно составление энергетических балансов тепловых процессов, но не рассмотрение вопроса о направлении, в котором они могут проходить, В некоторых случаях первый закон термодинамики позволяет предвидеть возможность тех или иных процессов. Например, температура изолированного тела не может сама собой увеличиваться. Невозможен вечный двигатель, т. е. машина, производящая работу без затраты энергии (вечный двигатель первого рода), что также является примером процессов, запрещаемых первым законом. Однако в природе есть такие процессы, которые, хотя и не противоречат первому закону, все же в действительности не осуществляются, Так, тело не может приобрести поступательного движения за счет убыли своей внутренней энергии (охлаждения), хотя при этом соблюдался бы энергетический баланс, Не было бы противоречия с первым законом и в том случае, если бы тепло самопроизвольно переходило от холодного тела к горячему. Однако факты показывают, что все действительно происходящие в природе процессы отличаются определенной направленностью. Они совершаются сами собой только в одном направлении, хотя первый закон не запрещает их протекания в обратном направлении. Например, в нагретом с одного конца металлическом стержне происходит выравнивание температуры и установление теплового равновесия. Чтобы понять общность этого закона, достаточно вспомнить о таких процессах, как взрывы, взаимная диффузия двух газов или жидкостей с образованием раствора. После окончания таких процессов изолированная система уже не может сама собой вернуться в какое-либо из своих предыдущих состояний. Образовавшийся раствор не может сам разделиться на составляющие его компоненты, а продукты взрыва не могут сами вновь образовать исходные вещества. Можно сделать общий вывод в -иптемах, предоставленных самим себе, все процессы текут односторонне, т, е, в одном направлении, и достигают [c.36]

Большая часть территории СССР представляет собой область с.сезон-нопромерзающим слоем почв и горных пород. При промерзании и оттаивании грунтов происходит их пучение и осадка, достигающие в природных условиях 20—30 см, и другие опасные для целости сооружений явления. Тепловой режим подпочвенного слоя формируется в результате процессов тепло- и массообмена с атмосферой и лежащими глубже слоями, а также вследствие переноса тепла грунтовыми водами. К сожалению, до сих пор очень мало внимания уделялось изучению составляющих теплового баланса за зимний период, особенно теплового потока в грунте, обеспечивающих естественное испарение сжиженного газа в подземных резервуарах. [c.107]

Зная /о, /из, 1%, можно по их знаку определить характер тепловых процессов, сопровождающих данную реакцию. Номограммы, построенные на основании зависимостей = / (Г), / gg = / (Г), /о = onst, дают полный баланс тепла с учетом <2р. Это важно при исследовании эффективности регенеративных циклов, когда подогревается не только воздух, но и углеводородное составляющее. В этом случае температура регенеративного подогрева и термический КПД цикла повышаются за счет эндотермической реакции. [c.135]

Показано, что значение величины Iq, гоз, ср позволяет по их знаку определять характер тепловых процессов, сопровождающих реакцию. Номограммы, построенные на основании зависимостей Iq = onst 1 93 = f(T) и 1 р = f T), дают полный баланс тепла. Подчеркнута целесообразность систематизации рассчитываемых составов в единую систему с однозначным определением С Н О ... М и равновесного состава. Построен треугольник исходных составов. [c.157]

Алгоритм технологического расчета АПЕ абсорбера (АБ) базируется на математической модели АБ, с состав которой входят уравнения физико-химического равновесия системы рассол — парогазовая смесь NHg—СО2—Н2О, уравнения кинетики тепло- й массопере-дачи, гидродинамические характеристики, уравнения общего теплового баланса, общего и покомпонентных материальных балансов процесса абсорбции. Элементарным звеном математической модели АБ является г-я тарелка (отдельный контактный элемент). Расчет проводится от тарелки к тарелке методом итераций, начиная с нижней (первой) тарелки. При этом в уравнениях теплового и материального балансов используются значения составов и температур потоков на входе и выходе тарелки, а при вычислении равновесных концентраций компонентов в парогазовом потоке — средние арифметические значения концентраций компонен1 ов в жидкости на входе и выходе тарелки. Расчет тарелки заканчивается, если полученные в некотором -S-M и предыдущем (s—1)-м приближениях значения содержания аммиака в жидкости отличаются на величину, по абсолютному значению не превышающую заданную погрешность вычислений. Расчет последующей (г+1)-й тарелки начинается после завер- [c.115]

Анализ процесса осуществлен на основе математической модели, составленной исходя из общих положений теории тепло-массопе-реноса и содержащей уравнения теплового и материального баланса (1) — (3), а также уравнения кинетики и равновесия (4), (5) [c.189]

Составление материального и теплового балансов колонны при частичном испарении разбавленной азотной кислоты. Если в колонну вводить половину разбавленной азотной кислоты в виде паров HNO3 и Н2О, а вторую половину в виде охлажденного раствора, тепловой и материальный балансы видоизменяются. Допустим, что 45% тепла, введенного в колонну с паром (в соответствии с предыдущим расчетом), затрачивается в процессе работы испарителя разбавленной азотной кислоты. В этом случае изменяются две статьи прихода тепла, т. е. количество тепла, вносимого в колонну разбавленной азотной кислотой [c.372]

Тепловой баланс выражает равенство прихода и расхода тепла в какой-то замкнутой установке при стационарном тепловом процессе. Если в системе имеется превращение одного вида энергии в другой, то правильней говорить об энергетическом балансе, т. е. равенстве прихода и расхода энергии. Тепловой и энергетический балансы основываются на законе сохранения и вза-имопревращаемости энергии. [c.40]

Первый метод основан на изучении процессов тепло- и массопереноса при возникновении пожара. Математическое описание в этом случае состоит из уравнений материального баланса, теплового баланса и др. Например, процесс тушения пожара описывают уравнением теплового баланса, а повышение огнестойкости конструкций водонаполнением — уравнением теплопередачи от среды пожара к наружной поверхности водонаполненной конструкции. [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология