Отдельные задачи теплообмена

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]

При рассмотрении задачи о динамике газового пузырька учитывается как теплообмен, так и массообмен пузырька с окружающей его жидкостью. В зависимости от важности этих процессов их можно рассматривать отдельно. [c.125]

Сложность задач синтеза требует максимального использования специфики при решении каждой отдельной задачи. В связи с этим получили большое развитие методы синтеза гомогенных схем, т. е. схем, состоящих из однородных аппаратов примером могут служить теплообменные системы (ТС) [46, с. 257—308], системы разделения [125], Рассмотрим методы синтеза как гетерогенных систем, т. е. схем состоящих из разнотипных аппаратов, так и гомогенных систем. [c.191]

Цель расчетов — обоснование при проектировании новых либо реконструируемых производств оптимальности конструкции и материального оформления теплообменных аппаратов, их конструктивных параметров, схем тока теплоносителей в аппарате и в теплообменнике, состава и рабочей плотности для движения теплоносителей, их параметров и др. Перечисленные задачи могут решаться в комплексе, отдельно каждая или в любом сочетании. От этого зависит состав независимых переменных. Независимые переменные [c.45]

Декомпозиция общей задачи синтеза на отдельные подзадачи (синтез стадии химического превращения, синтез стадии выделения продуктов, синтез теплообменной системы) существенно упрощает проблему разработки технологической схемы, однако снижается и вероятность получения действительно оптимального варианта вследствие неадекватного воспроизведения взаимосвязей между подзадачами. Поэтому процесс выбора технологической схемы является итерационным, с внесением изменений в стратегию поиска оптимального решения на каждой из стадий. [c.107]

При решении задач синтеза отдельных стадий химического производства наибольший интерес представляют алгоритмы, пост-роенные с учетом специфики внешних источников и стоков тепла. Причем внешними по отношению к данной стадии могут быть потоки других стадий. Естественно, задача синтеза становится значительно сложнее, снижается управляемость производством вследствие появления дополнительных перекрестных связей, но достигается максимальная степень рекуперации энергии внутри схемы. По суш еству, этот переход от декомпозиционного принципа к совместному синтезу приводит к формированию соответствуюш ей стратегии и критерия оптимальности. Совместный синтез в равной степени может привести к изменению традиционной структуры каждой из стадий, поскольку они будут формироваться исходя из единого критерия оптимальности. Примером такой стратегии является синтез теплообменной системы одноколонной ректификационной установки на основе термодинамического метода [31, 32]. [c.468]

Проектирование современных химических производств, основанное на принципах системного анализа сложных химико-технологических систем, требует решения задачи многоуровневой оптимизации, на одном из основных уровней которой рассматриваются отдельные виды технологического оборудования, в том числе теплообменные аппараты различного назначения. Основная особенность большинства существующих видов теплообменного оборудования состоит в дискретном характере изменения его конструктивных параметров (площади теплообмена, геометрических размеров и т. д.). о приводит к появлению разрывов на поверхности отклика целевой функции при включении таких параметров в число оптимизирующих факторов при ограниченном количестве типоразмеров теплообменного оборудования и в ряде случаев весьма существенно сказывается на значении найденного минимума критерия оптимальности. [c.360]

Для оптимизации существующих систем теплообмена действующих установок и объединения теплообменных блоков проектируемых установок разработан пакет прикладных программ, позволяющий решать эту задачу на ЭВМ [32]. Для его реализации требуются данные для расчета физических свойств потоков задание на расчет отдельных аппаратов схемы варианты типоразмеров и параметры конструкции аппаратов сведения о технологических потоках. [c.77]

Рассмотрим теперь задачу синтеза СР с использованием связанных тепловых потоков. Пусть, как и в предыдущем случае, найдены оптимальные режимы для всех РК всех возможных СР данной смеси. После этого для каждой РК будут известны ее стоимость, а также тепловые нагрузки на холодильник и нагреватель. Обозначим через Pij стоимость РК без учета стоимостей холодильника и нагревателя. Сформулируем подзадачу синтеза теплообменной системы (ТС) в данном случае. Включим в множество холодных потоков S возвращаемые части кубового продукта, а в множество Sh — потоки из верха колонн, соответствующих всем вершинам 1-го типа. Так, выходные потоки а и b d колонны Л попадут в совокупности S/, и S , соответственно. Если поток является выходным, т. е. отбирается из верха (низа) колонн, на вход которых подается одна и та же смесь, то в соответствующее множество его заносят только один раз. Так, поток из верха колонны, содержащий одну компоненту O, присутствует на выходах колонн Л5, Л , в которые подается одна и та же смесь Ьс. В совокупность Sf, вносим только один из этих потоков, однако поток, содержащий одну компоненту Ь, выходящий из верха колонны Л , вводим в совокупность Sft отдельно, [c.238]

При расчетах выгорания коксовых частиц топлива в топках необходимо знать движение частиц относительно газового потока, так как это явление усиливает теплообмен между частицей и средой и оказывает существенное влияние на весь процесс выгорания, особенно для достаточно крупных частиц. Относительная скорость частицы зависит от физических характеристик самого потока, размеров и конфигурации частицы, а также от перепада температур между частицей и потоком, т. е. от неизотермичности условий движения. Таким образом, задача о движении горящей частицы представляется достаточно сложной, и единых обобщенных решений ее пока не существует. Многочисленные исследования, посвященные решению этой задачи, обычно рассматривают влияние отдельных факторов на характеристики движения двухфазного потока. [c.55]

Ниже приведены некоторые характерные примеры использования рассмотренных представлений о теплообмене для рещения отдельных химико-технологических задач. В отличие от рассмотренных в разд. 7.5, эти задачи включают перенос теплоты с потоками теплоносителей. [c.601]

Задача о теплообмене при ламинарном течении неньютоновских жидкостей в коротких прямолинейных трубах представляет значительные трудности в математическом отношении. Поэтому в литературе за последние годы появилось несколько приближенных аналитических решений для отдельных типов сред. Кроме того, опубликовано небольшое число результатов экспериментальных исследований. Так, например Р. Пигфорд предложил использовать решение Левека, введя в него поправку, учитывающую изменение интенсивности теплообмена, обусловленного различием градиента скорости на стенке для неньютоновской жидкости по сравнению с ньютоновской. [c.140]

В случаях многоступенчатого регулирования это весьма просто осуществляется путем частичного или полного выключения промежуточных холодильников в секциях с затухающими скоростями. В системах с непрерывным теплообменом задача несколько осложняется, так как секционирование и индивидуальное регулирование теплоотвода в отдельных зонах оформить конструктивно довольно трудно и обычно они не предусматриваются. Нужная интенсивность охлаждения устанавливается, исходя из необходимости предотвращения перегревов в наиболее напряженных зонах. Поэтому в секциях с низкими тепловыделениями весьма часто получается чрезмерное переохлаждение реагирующих продуктов, устранить которое простым изменением температуры сырья крайне трудно и чаще всего невозможно. [c.346]

А. С. Невский [10] также применяет критерии подобия для анализа лучистого теплообмена в топках паровых котлов, мартеновских и нагревательных печей. В отличие от метода [1] автор разделяет весь комплекс явлений в топке на отдельные группы и рассматривает их самостоятельно с соответствующими краевыми условиями. Такой прием, по мнению [10], облегчает решение задачи и позволяет более точно учесть основные параметры, определяющие теплообмен. [c.376]

В настоящее время имеется большая литература о гидродинамике и теплообмене при наличии химических реакций (например, [1,2]). В подавляющем большинстве этих работ рассматривается вопрос о том, как влияют эндо-или экзотермические реакции на обтекание потоком сравнительно высокотемпературных газов или жидкостей твердого препятствия, теплообмен в пограничном слое, истечение из сопла и т. п. При этом реальные конечные скорости химических реакций обычно не рассматриваются. Имеются и сравнительно немногочисленные работы по кинетике химических реакций прп высоких температурах, но либо в статических условиях, либо в потоке, изменение гидродинамических и температурных параметров которого не рассматривается (например, [3, 4]). В то же время для понимания химических процессов в плазменных струях и управления ими необходимо знать изменение во времени и пространстве концентраций отдельных компонентов с, реакций (при конечных скоростях реакций), скорости V и средней температуры Т струн. Поэтому следует ставить такую задачу, решение которой дало бы зависимости С = ср/(г) (/ = 1,. . . , п), и = Т = /2(0. Для этого требуется система уравнений гидродинамики при наличии химических реакций и решение ее относительно переменных V, Т, с/. [c.12]

В целом, проводя параллель с итогами развития учения о теплообмен в сплошных средах, где длительное экспериментальное и теоретическое исследование теплообмена при вынужденной конвекции позволило получить решение лишь отдельных простых задач, и учитывая, что гидродинамика обтекания дисперсной средой много сложнее и слабо изучена, следует признать, что действительные перспективы получения достаточно точного теоретического соотношения для расчета теплопередачи в кипящем слое представляются сомнительными, тем более на основе существующих грубых допущений пакетной теории . [c.182]

Необходимо сделать еще одно замечание, касающееся выполненного выше расчета. При рассмотрении задачи о теплообмене внутри многослойной стенки неявным образом предполагалось, что образующие стенку слои плотно подогнаны друг к другу, так что между ними нет воздушных зазоров. Очевидно, что если эти слои соприкасаются один с другим только в отдельных точках, общее тепловое сопротивление стенки должно быть существенно больше. [c.264]

Расчет сложной технологической схемы предполагает задание проектировщиком структуры решения задачи. Однако различные схемы всегда имеют одинаковые типовые узлы (теплообмен, ректификация и т. д.), поэтому при наличии программы на типовые узлы сложная схема легко строится синтезом из отдельных типовых частей. [c.221]

Бурный рост исследований в области теплопередачи, который наблюдается за последнее десятилетие, связан главным образом с развитием атомной энергетики и работами в области аэродинамики и космонавтики, интенсивно ведущимися во многих странах мира. Этот период ознаменовался освоением новой экспериментальной техники и дальнейшим усовершенствованием быстродействующих счетных машин, что существенно расширило возможности теории и эксперимента и позволило, наряду с исследованием новых и очень сложных проблем, провести гораздо более тонкий анализ ряда классических задач. Результаты подобных исследований публикуются обычно в виде отдельных статей в отечественных и зарубежных журналах. Из-за ограниченности места такие статьи рассчитаны на читателя, хорошо знакомого с состоянием исследуемой проблемы, и поэтому в них в сжатой форме кратко излагаются лишь неизвестные ранее результаты исследований. Неспециалисту в рассматриваемом вопросе чрезвычайно трудно использовать в практической деятельности материал, содержащийся в разрозненных журнальных статьях. Поэтому ясно, что время от времени, когда развитие учения о теплообмене достигает определенной стадии, назревает необходимость обзорной работы или монографии, в которой изложение материала, начинающееся с широко известных принципов, последовательно доводится до рассмотрения современного состояния этой отрасли знаний. Такая монография, несомненно, принесла бы пользу инженерным и научным работникам. Мы надеемся, что предлагаемая серия Проблемы теплообмена решит эту задачу. [c.6]

Проанализируем методом подобия некоторые основные задачи о движении жидкости и теплообмене. Это позволит показать практическое применение этих методов, ввести числа подобия, характерные для задач динамики вязкой жидкости и конвективного теплообмена, а в отдельных случаях и решить эти задачи. Анализ проводится применительно к ламинарным течениям тем не менее многие его результаты будут справедливы и для турбулентных течений. [c.41]

В результате в учении о конвективном теплообмене в настоящее время велико значение экспериментальных исследований. При экспериментальном исследовании нахождение связей между отдельными переменными также представляет сложную задачу, которая в общем случае не может быть разрешена вполне приемлемо без помощи теории (хотя бы ограниченной). Поэтому органическое слияние рэ счетно-аналитических и экспериментальных исследований дает в настоящее время наиболее достоверные универсальные результаты. [c.207]

Отсутствие равномерности поля скоростей перед поверхностью теплообмена часто связано с неудовлетворительными условиями входа в коллектор, когда возникает отрыв потока от стенок. Это приводит к перекосу в расходах теплоносителя через отдельные каналы и как следствие к ухудшению условий теплоотдачи в некоторых из них, в результате чего увеличивается температурная недорекуперация и снижается эффективность теплообменного аппарата в целом. Разнообразие конструкций коллекторов не дает возможности рекомендовать общие принципы решения задачи равномерного распределения потока. По-видимому, каждый конкретный случай требует тщательного исследования с целью определения оптимальной геометрии. [c.144]

В отечественной практике достигнуты значительные успехи в области применения ЭВМ в инженерных расчётах и оптимальном проектировании ХТС [И—14], расчетов гидравлических цепей ХТС [15], технологического оборудования [16, 17], систем КИПиА [18], промышленных зданий и сооружений [19], организации строительства [20, 21]. В проектных организациях химической промышленности сейчас эксплуатируется более 300 машинных программ для решения отдельных задач [И]. Эти разработки успешно применяются в практике проектирования таких институтов как МХТИ, ГИАП, ГИПРОПЛАСТ, НИОХИМ и др. Применение этих раббт в проектировании позволило сократить время на составление смет (например,. по КИПиА — с одного месяца до одного дня, а по строительным работам — в 5—6 раз), пол5гчать оптимальные (в плане минимизации приведенных затрат) диаметры трубопроводов, проводить расчеты различных трубопроводов на самокомпенсацию, выбор и расчет технологического оборудования реактора, нарожид-костных аппаратов общего назначения, выносного вертикального кипятильника с естественной циркуляцией для ректификационных колонн, теплообменных аппаратов, элементов абсорбции-дистилляции и многих других. [c.16]

Еще меньше влияние (практически его отсутствие) конвекции на удаленную от факела поверхность пены. Принимая теплообмен излучением в качестве основного процесса переноса теплоты, для отдельных задач пожаротушения (при значительной турбулентности потока и большой поверхности конвективного теплообмена) можно учитьюать конвекцию за счет увеличения излучательной способности факела на величину ос [где В — темпера- [c.50]

Особенностью реактора второго исполнения является изменение общего принципа последовательной компоновки основных узлов от топоч-Hoii к каталитической камере и решение задачи формирования максимальной поверхности фильтрации газа в пределах габаритных размеров каталитической камеры. При этом цилиндрическая каталитическая корзина размещена параллельно корпусу реактора и теплообменной камере и обрамляет кольцевой трубчатый теплообменник с плавающей головкой. Цилиндрическая катализаторная корзина собрана из отдельных коробов, загюлненных катализатором, что упрощает ее монтаж. Очищае-мь е отходящие газы, нагреваясь в секции рекуперативного теплообмена, движутся навстречу дымовым газам топки и после смешения с ними позтупают в кольцевой канал между обечайкой корпуса и катализаторной корзиной, очищаются в слое катализатора и выводятся из реактора. [c.107]

На основе изложе1Нного может быть сформулировано обобщенное уравнение энергии с учетом различных видов теплообмена (лучеиспускание, конвекция, теплопроводность), связанных с движением среды, наличием источников и стоков тепла, нестационарности режима и работы объемных сил и сил трения. Задача о лучистом теплообмене, таким образом, является частным случаем этой весьма широкой постаповки вопроса. Определение отдельных функций, входящих в общее уравнение энергии, строго математическим путем пока представляет непреодолимые трудности. В частности, при решении задач по лучистому теплообмену необходимо знать температурное поле и поле коэффициентов поглощения. Первое из них является результатом одновременно протекающих процессов тепловыделения и теплоотдачи, связанных с процессами горения и движения среды, т. е. с явлениями как кинетического, так и диффузионного характера, чаще всего не поддающихся точному математическому описанию. [c.271]

Из изложенного следует, что при рациональном подходе в отдельных случаях воздействием, на поток теплоносителя рас-смот ренными методами можно существенно интенсифицировать теплоотдачу, уменьшив габаритные (размеры и вес теплообменных аппаратов. Нами рассмотрены далеко не все известные способы интенсификации теплоотдачи. iB частности, высокие значения коэффициента теплоотдачи достигаются в аппаратах с движущимся слоем насадки как плотным, так и псевдоожиженным. Однако аппараты такого типа составляют обособленную группу, и рассмотрение их особенностей не входит в задачу этой ра боты. [c.236]

Получение такого рода экспериментальных зависимостей явля- тся практически нереальной задачей из-за большого числа параметров, от которых зависит изучаемый процесс. Однако одиночные эксперименты можно обобщить на большое число случаев на основе теории подобия, основные положения которой изложены ниже 4, 12]. В этой теории показано, что протекание сложных физических процессов характеризуется не отдельными физическими и геометрическими величинами, а числами подобия — безразмерными степенными комплексами, составленными из величин, существенных для данного процесса. Например, на теплообмен при свободной конвекции существенно влияет около десятка физических величин. Если на основе теории подобия объединить физические и геометрические параметры в безраз-мер Ные ком плексы, тот же процесс можно описать не десятью, а следующими тремя комплексами числом Нуосельта Ки, числом Граогофа Сг, числом Прандтля Рг [c.64]

Движение жидких углеводородов в трубопроводах сопровоздается появлением в определенных условиях газовой фазы. Расчет такого режиму течения нестабильного конденсата представляет значительную сложность ввиду отсутствия в настоящее время общей теории газожидкостных смесей. Наиболее перспективным признается создание частных моделей для отдельных структур течения. При сравнительно небольших газосодержаниях потока и значительных его скоростях в трубопроводах реализуется мелкодисперсная (пузырьковая, эмульсионная) структура, характеризущаяся распределением газовой фазы в виде дисперсных пузырьков. Поэтому математическая модель движения углеводородной системы по трубопроводу должна быть пригодна как для расчета участков трубопровода с однофазным течением жидкости, так и участков о движением газожидкостного потока мелкодисперсной структуры. Знание механизма протекания процессов гидродинамики и теплообмена в конденсатопроводах, умение с достаточной точностью рассчитывать теплообмен и гидравлические потери в них необ-ходиш как при проектировании, так и для решения задач еперативнсго управления. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология