Методы интенсификации процессов теплообмена

Разработка математической модели теплообменного аппарата осложняется спецификой конструкционного оформления и назначения, а именно родом теплоносителей, способом интенсификации процесса теплообмена, гидродинамическим режимом потоков, характером передачи тепла, конфигурацией и компоновкой поверхностей теплообмена, количеством ходов и направлением потоков тепло- и хладагентов, материалом аппарата и т. д. В основе методов расчета теплообменников лежит использование соответствующей модели структуры потока (см. табл. 2.1) с учетом источника тепла, описываемого уравнением теплопередачи [c.92]

Применительно к теплообменным аппаратам различают две группы методов интенсификации конструктивные и режимные [17]. Это разграничение условно, так как, используя конструктивные методы (оребрение, установку турбулизаторов и т. п.), фактически оказывают воздействие на процесс теплообмена. В то же время режимные методы обязательно связаны с теми или иными конструктивными особенностями аппаратов (например, введение источника колебаний или электродов). Разграничение же можно провести по наличию дополнительного источника энергии. [c.154]

Комплексная интенсификация процесса обжига клинкера во вращающихся печах включает совершенствование подготовки сырьевой смеси, применение каталитических добавок, интенсификацию теплообмена в печи (комплекс теплообменных устройств), изменение скорости вращения печи и ряд других мероприятий. В практике работы цементных заводов отдельные методы интенсификации процесса обжига показали высокую эффективность. [c.268]

Применение того или иного метода интенсификации процессов теплообмена определяется специфическими условиями процесса п требованиями, к нему предъявляемыми. Для выбора рациональных методов организации процессов переноса необходимы показатели, характеризующие их эффективность. Зачастую оценку работы теплообменных аппаратов производят по двум показателям по к. п. д. теплообмен-ного аппарата [c.12]

Устранить недостатки, вызываемые применением крышек, и улучшить теплообмен можно увеличением поверхности теплопередачи. Проведены исследовательские работы по интенсификации процесса замораживания в воздухе путем создания хорошего контакта продукта с развитой металлической поверхностью (применение металлических форм с оребренными крышкой и дном). Эффективность этого метода иллюстрируется рис. 103. [c.183]

При выборе метода интенсификации процесса теплообмена, кроме параметров, характеризующих непосредственно теплообмен, определяющим фактором является и гидравлическое сопротивление применяемого аппарата. [c.120]

Из (21.26) видно, что от значения коэффициента теплопередачи существенно зависит площадь поверхности теплообмена. Чем больше к, тем (при одном и том же среднем температурном напоре) меньше Р. Уменьшая термические сопротивления процессу теплопередачи, можно уменьшить Р, т.е. сократить габаритные размеры теплообменника. Поскольку с увеличением скорости течения теплоносителя коэффициент теплоотдачи возрастает, уменьшение площади проходного сечения теплообменника (при заданном расходе) способствует увеличению значения к. Однако всегда надо иметь в виду, что с увеличением скорости возрастает (причем более резко) гидравлическое сопротивление и увеличиваются затраты мощности на прокачку теплоносителя (см. 21.5). Увеличить коэффициент теплоотдачи можно искусственным путем с помощью методов интенсификации [12], используя специально изготовленные трубы с шероховатостью или иной поверхностью, применяя закрутку потока и т.п. Задачи, связанные с интенсификацией теплопередачи и выбором оптимальной скорости течения теплоносителя в теплообменном аппарате, решаются путем анализа результатов технико-экономических расчетов. [c.519]

Различают две группы методов интенсификации процессов теплообмена конструктивные и технологические. К первой группе относятся методы, дающие возможность интенсифицировать теплообмен путем изменения гидродинамической обстановки или развития поверхности с помощью конструктивных приемов, ко второй — методы, приводящие к созданию специальных технологических условий, обеспечивающих улучшение гидродинамической обстановки для проведения процесса теплообмена. [c.365]

Использование различных приемов интенсификации процессов теплообмена должно рассматриваться с учетом свойств жидкостей (в особенности возможности отложения из них твердых веществ на теплообменных поверхностях). Указанные выше конструктивные методы интенсификации теплообмена можно применять лишь [c.366]

При исследовании массообменных и теплообменных процессов в настоящей работе были использованы в основном экспериментальные методы, так как сложность протекания этих процессов в реальной аппаратуре и на моделях практически исключает возможность полного теоретического решения. При обработке экспериментальных данных с целью получения достаточно аргументированных методов расчета широко использовались методы теории подобия и размерностей. Теоретической базой, позволившей осуществить аргументированное использование этих методов, явилась теория пограничного слоя в приложении к процессам тепло- и массообмена. Для массообменных процессов, протекающих в модели из двух вертикальных соосных цилиндров, получены количественные соотношения, описывающие массопередачу в газовой фазе и учитывающие влияние неустойчивости, проявляющейся в возникновении так называемых вихрей Тейлора. Для жидкой фазы характерен определенный эффект закручивания жидкостной пленки, что также приводит к существенной интенсификации массопередачи по сравнению с гравитационно стекающей пленкой. [c.10]

Интенсификация процессов переноса является чрезвычайно сложной задачей, решение которой возможно лишь при рассмотрении комплекса вопросов теплообмена, гидродинамики, технологии и экономики. Решение этой задачи не только повышает эффективность существующих теплообменных устройств, но н создает условия для изыскания новых методов нагрева и охлаждения дисперсных материалов. [c.7]

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

В связи со значительным ростом потребления жидкого и газообразного топлива в энергетических целях актуальной становится задача создания высокоэкономичных и высокофорсированных специализированных газомазутных котлоагрегатов большой мощности. Проблема топочного устройства, являющаяся важнейшей составной частью этой задачи, может быть успешно решена ири переходе к новым методам сжигания топлива и новым принципам конструктивного оформления топочных камер, обеспечивающим полное или почти полное сжигание тоилива в минимальных объемах при форсировках сечения порядка 20-10 ккал/м -ч и тепловых напряжениях объема (3- -5) 10 ккал/м -ч, недостижимых при факельном методе сжигания. Форсированные топочные устройства, имеющие активную аэродинамическую структуру потока, позволяющую создать наиболее благоприятные условия для развития и скорейшего завершения всех стадий процесса горения тоилива, дают возможность существенно снизить металлоемкость и габариты котлоагрегата за счет уменьшения размеров топочной камеры и рациональной компоновки радиационных и конвективных поверхностей нагрева при некоторой интенсификации конвективного теплообмена. Одновременно с этим может быть упрощена схема регулирования топочного процесса, обеспечена независимость работы теплообменной части котлоагрегата от вида топлива (газ, мазут) и успешно решена одна из самых сложных проблем при сжигании высокосернистых мазутов — проблема низкотемпературной коррозии. [c.199]

В аппаратах пленочного типа жидкость в виде тонкой пленки стекает вниз по теплообменной поверхности под действием силы тяжести или поднимается вверх под динамическим воздействием восходящего потока газа или пара. Малое время термической обработки жидкости на теплообменной поверхности не позволяет развиваться нежелательным процессам полимеризации, термической деструкции или пригорания жидкости на горячей поверхности. Высокая скорость перемещения жидкой пленки обеспечивает приблизительно в два раза большие значения коэффициентов теплоотдачи по сравнению с теплоотдачей в полностью заполненных жидкостью трубах. Для еще большей интенсификации теплообмена могут быть использованы методы искусственной турбулизации течения пленок увеличением шероховатости поверхности, механическим срывом пленки, пульсацией расхода жидкой фазы, воздействием центробежных сил, вибрацией и т. п. [c.248]

Применение метода взвешенного слоя в технологических процессах, как правило, вызывает интенсификацию массо- и теплообмена между фазами сильно интенсифицируется также теплоотдача от реагирующ,их материалов к стенкам аппарата и теплообменным трубкам, находяш имся во взвешенном слое. Во многих случаях сильно снижается перепад давления в аппарате со взвешенным слоем, работаюш ем с такой же производительностью, как и соответствующий аппарат с неподвижным слоем. Аппараты [c.192]

Для осуществления всех этих требований необходимо правильно выбрать тепловую схему печи, правильно организовать теплообмен между пламенем газовоздушной смеси или продуктами горения и нагреваемым материалом и правильно выбрать метод сжигания газа. Принцип сжигания газа в печах надо выбрать такой, чтобы обеспечивались условия, благоприятные для интенсификации теплообмена. При этом необходимо учитывать назначение печи и ее тепловой режим, технологический процесс, для которого она предназначена, конструкцию и размеры печи, производительность ее и особенности нагреваемого материа.та. [c.10]

Анализ поверхностных условий, интенсифицирующих теплообмен при кипении жидкостей, позволил выявить, как наиболее оптимальные для кипения хладоагентов, пористые металлические покрытия, полученные методами спекания с поверхностью порошков и металлизации. Экспериментальное исследование теплообмена на этих поверхностях при кипении в большом объеме широкого круга хладоагентов показало существенную интенсификацию теплообмена по сравнению с гладкими поверхностями. Интенсивность теплообмена при кипении зависит от способа нанесения покрытия, теплофизических свойств жидкости, режимных параметров (р, ДТ) и структурных показателей пористого слоя. При этом процесс теплообмена определяется условиями зарождения и роста пузырей за счет испарения тонкой пленки жидкости, заключенной между поверхностью пузыря и стенками капиллярных каналов, имеющих высокую теплопроводность, а также гидродинамическрши явлениями, вызванными этими процессами. Применение порисгых металлических покрытрй теплообменных поверхностей позволяет существенно интенсифицировать теплообмен при кипении жидкостей и улучшить массовые и габаритные показатели охлаждающих устройств. Лит. — 41 назв., ил. — 7. [c.212]

Еще более сложным для исследования представляется теплообмен между поверхностью и перемащиваемой суспензией, поскольку в этом случае дополнительное влияние на процесс оказывает взвешенная в жидкости дисперсная твердая фаза. Чем больше разность плотностей частиц и жидкости, тем значительнее влияние частиц, проникающих в ламинарный слой жидкости у теплообменной поверхности. От содержания дисперсной фазы зависят плотность и вязкость суспензии, а следовательно, и характер циркуляционного движения в перемешиваемом объеме. Имеется несколько работ экспериментального характера [25, 26], в которых проведено обобщение данных в виде зависимости критерия Ми от многочисленных параметров системы. В такого рода корреляционных соотношениях помимо среднего объемного содержания дисперсной твердой фазы фигурируют теплофизические свойства суспензии (вязкость, тепло- и температуропроводность), надежное вычисление которых представляет дополнительную сложность. Поэтому степень достоверности рекомендуемых расчетных соотношений для теплоотдачи к перемешиваемым суспензиям зависит от метода вычисления теплофизических свойств суспензий [9]. Обычно по мере увеличения содержания твердой фазы интенсивность теплообмена суспензии с поверхностью стенки уменьшается, что, видимо, объясняется большим влиянием увеличивающейся плотности и вязкости суспензии на интенсивность циркуляционного движения по сравнению с интенсификацией теплообмена за счет возмущающего влияния твердых частиц на пристенную жидкость. Как правило, при стремлении концентрации твердой фазы к нулевому значению величина а стремится к коэффициенту теплоотдачи при перемешивании чистой жидкости. [c.125]

В книге представлен обзор теоретических и экспериментальных работ по интенсификации процесса теплообмена в каналах методом искусственной турбулиза-ции потока теплоносителя, а также указаны основные пути и средства их реализации для создания эффективных теплообменников. Рассмотрены экспериментальные исследования высокоэффективных рассеченных пластин-чато-ребристых теплообменных поверхностей. Описана установка для испытаний теплообменников, изложены методики проведения испытаний, обработки их результатов, получения обобщающих критериальных зависимостей характеристик теплообменных поверхностей, а также методики расчета водо-воздушного радиатора. [c.2]

Теплообменный аппарат встречные струи [7, 9] является типичным представителем многоступенчатых систем (см. рис. 7). Однако схема движения теплоносителей в этом случае существенно отличается от описанной выше пря-моточно-противоточной пневмоустановки. Интересное решение вопроса интенсификации процесса теплообмена в аппаратах такого типа побуждает к подробному исследованию структуры потока и механизма тепло- и массопереноса. Для проверки принципов, заложенных в методе встречных струй, и выявления его эффективности были проведены следующие исследования [c.121]

Таким образом, для интенсификации процесса получения ДМФА путем реализации ряда РТ-методов целесообразно подавать вместе с исходной муравьиной кислотой некоторые количества ФДМА и ДМФА. Такой состав можно получить при неполном превращении ФДМА в ДМФА за один проход через реактор и организации рецикла непрореагировавшего ФДМА частично с ДМФА в начало процесса. В результате такого технического решения удалось выполнить процесс в реакторе-десорбере в адиабатических условиях (рис. 6). Внутренний теплообмен в этом аппарате в значительной степени исключил локальные температурные неоднородности и обеспечил более полное использование объема реактора и улучшение гидродинамической обстановки процесса. [c.38]