Теплопередача при высоких температурах

Преимуществом процесса является его гибкость, возможность применения очень высоких температур, хорошая теплопередача в кипящем слое и, наконец, легкость удаления образующегося кокса. [c.31]

Кроме того, известно, что теплопередачу приходится осуществлять при помощи различных газообразных, жидких и твердых теплоносителей, которые обладают различными физическими свойствами. Для успешного решения указанных задач необходимо располагать основными зависимостями по теплопередаче наиболее важных технических материалов воздуха, воды и водяного пара, а также и других материалов, которые применяются в химической промышленности. Теплопередача в промышленности осуществляется в различных условиях. Так, в некоторых случаях она протекает при очень большом давлении и при высокой температуре, в других— при очень низкой температуре или низком давлении. Интенсивность теплообмена в значительной степени зависит от того, в каком состоянии находится соответствующий материал, или от способа, каким осуществляется теплопередача. В частности, интенсивность теплообмена различна для нагревания или охлаждения, испарения или конденсации. Значительную роль играют в данном случае условия производства, чистота поверхностей, коррозия и другие факторы, от которых зависит выбор материалов и наивысших допускаемых температур с учетом качества продукта или перерабатываемого сырья. [c.7]

В формуле (70) величина постоянной С зависит от направления теплового потока. В обычном промышленном теплообменном оборудовании ламинарный режим течения имеет место только в случае применения весьма вязких жидкостей. Вязкость таких жидкостей обычно сильно зависит от температуры. Вследствие этого в случае охлаждения слой жидкости, примыкающий к стенке и имеющий более низкую температуру, будет значительно более вязким и значительно более толстым, чем при нагреве, когда именно этот слой имеет наиболее высокую температуру. Следует иметь в виду, что примыкающий в стенке слой жидкости оказывает определяющее влияние на величину термического сопротивления, так как в непосредственной близости к стенке теплопередача может совершаться только благодаря теплопроводности. [c.57]

Примечание. Коэффициент полезного действия струйного компрессора, судя по замерам, оказался относительно небольшим. При более совершенном выполнении можно достичь значения коэффициента полезного действия порядка 15—20%, в результате чего уменьшилось бы н потребление пара на 1 кг испаряемой воды. Значения коэффициента теплопередачи свидетельствуют о весьма значительном влиянии инкрустации. Образование инкрустации в данном сл учае обусловлено, конечно, относительно высокой температурой пара для нагрева при работе с применением свежего пара. [c.283]

Вязкость. Из таблиц, в которых указаны свойства воды, видно, что вязкость ее незначительна, особенно при высоких температурах. Незначительная вязкость воды также благоприятна для естественной циркуляции ее, так как коэффициент трения при расчете сопротивления в трубопроводе, пропорционален вязкости, а именно при ламинарном движении — первой степени вязкости, а при турбулентном движении в диапазоне Ке от 3 10 до 10 — четвертой степени. В разделе теплопередачи показано, что с понижением вязкости коэффициент теплопередачи увеличивается. Это обстоятельство также благоприятствует использованию воды в качестве теплоносителя. [c.290]

Интенсификация теплообменных процессов, в том числе и процессов выпаривания, обусловливает использование теплоносителя при более высоких температурах, чтобы повысить коэффициент теплопередачи и снизить удельную поверхность теплообмена. Для предотвращения термического разложения химических веществ при высоких температурах теплоносителей и предупреждения аварий процессы выпаривания термически нестабильных продуктов проводят под вакуумом. Проведение процесса под вакуумом требует высокой надежности системы. Важными условиями бесперебойной и безаварийной работы являются герметичность оборудования, глубина и постоянство вакуума. Падение вакуума или подсос воздуха в систему прн образовании взрывоопасных смесей и высоких температурах теплоносителя могут привести к перегревам, загораниям и взрывам продуктов. [c.142]

Водяной пар как теплоноситель используется главным образом в насыщенном состоянии — как высокого давления, так и отработанный от паровых машин и насосов. Преимуществом насыщенного водяного пара является его высокая теплота конденсации, поэтому для передачи даже большого количества тепла требуется сравнительно немного теплоносителя. Высокие коэффициенты теплопередачи при конденсации водяного пара позволяют иметь относительно малые поверхности теплообмена. Кроме того, постоянство температуры конденсации облегчает эксплуатацию теплообменников. Недостатком водяного пара является значительный рост давления, связанный с повышением температуры насыщения, что ограничивает его применение конечной температурой нагрева вещества 200—215° С. При более высоких температурах требуется высокое давление пара, и тенлообменные аппараты становятся металлоемкими и дорогими. [c.253]

Температура дымовых газов над перевальной стенкой особенно важна. Высокой температуре газов на перевале соответствует высокая теплонапряженность поверхности радиантных труб, температура их стенок и большая вероятность коксообразования. Отлагаясь на внутренней поверхности труб, кокс затрудняет теплопередачу, что приводит к дальнейшему повышению температуры стенок и к их прогару. [c.283]

Потеря напора в змеевиках трубчатых печей. Змеевики трубчатых печей бывают протяженностью иногда несколько километров. Прокачиваемое по змеевику сырье постепенно нагревается и меняет свое агрегатное состояние от жидкого на входе в печь до жидко-паро-фазного или парофазного на выходе из печи. С изменением агрегатного состояния сырья меняется его объем и линейная скорость потока. Повышенная скорость потока сокращает пребывание сырья в зоне высоких температур, уменьшает коксообразование, увеличивает коэффициент теплопередачи. Однако с ростом скорости потока возрастает гидравлическое сопротивление и, как следствие, расход энергии на прокачку сырья по змеевику трубчатой печи. [c.292]

Распространение холодного пламени по рабочей смеси, в отличие от нормальных горячих пламен, осуществляется исключительно диффузией в свежую смесь активных частиц, радикалов, образующихся при распаде перекисей. Результатом холоднопламенной стадии является замена исходного, относительно инертного углеводорода химически активной смесью органических перекисей, альдегидов и свободных радикалов. Эта активная смесь подвергается дальнейшему окислению и после некоторого периода индукции происходит новый взрывной распад перекисных соединений, аналогичный прежнему, но с вовлечением большей массы исходной смеси и с участием большего количества перекисных соединений. При этом возникает особый тип пламени, промежуточный между холодным и горячим, названный А. С. Соколиком [27] вторичным холодным пламенем . Реакция идет в нем так же, как в холодном пламени, не до конечных продуктов СО2 и НаО, а до СО, но степень разогрева в этом пламени уже велика и соответствует выделению примерно половины полной энергии сгорания, поэтому вторичное холодное пламя распространяется с большей скоростью не только за счет диффузии активных центров, но и за счет теплопередачи. После прохождения вторичного холодного пламени остается нагретая до высокой температуры смесь СО и неиспользованного кислорода. При достаточно высокой концентрации активных центров происходит цепочечно-тепловой взрыв этой смеси, рождающий настоящее горячее пламя, т. е. происходит самовоспламенение [27]. [c.67]

Однако с увеличением числа потоков снижается скорость кал<дого потока, что уменьшает коэффициент теплоотдачи от стенок труб к сырью, т. е. ухудшаются условия теплопередачи. Кроме того, при наличии двух потоков возможно неравномерное поступление сырья в каждый из них, особенно при образовании паровых пробок и отложений.-Поэтому практикой работы установлены оптимальные скорости потоков (0,8—2,0 м/с), которым следует руководствоваться при определении числа параллельных потоков в печи. При скоростях потоков 2,0—2,5 м/с возрастают гидравлические сопротивления и расход энергии на прокачку сырья. Помимо этого сырье начинает испаряться в змеевике ЛИШЬ при значительно более высокой температуре, чем температура его на выходе из печи, т. е. при сильном перегреве, который приводит к усиленному износу труб. [c.267]

Механизм теплопередачи в зернистом слое. В потоках газов с понижением числа Ве твердые частицы начинают играть активную роль в теплопроводности зернистого слоя при атом нарушается подобие процессов тепло- и массопереноса, имеющее место при больших числах Ке. Для анализа процесса переноса тепла в зернистом слое необходимо учесть три механизма теплообмена 1) перенос тепла движущимся газом 2) теплопроводность по твердой фазе через точки контакта частиц и 3) смешанный механизм теплопередачи по газовой и твердой фазам через поверхность их раздела. При высоких температурах необходимо учесть также лучистый теплообмен мы, однако, ограничимся диапазоном температур, характерным для каталитических процессов, в котором лучеиспусканием можно пренебречь по сравнению с остальными механизмами переноса тепла. [c.241]

Классификация нечей. Вращающиеся печи в химической промышленности нашли самое широкое применение. В них можно проводить как непрерывные, так и периодические термохимические процессы обжига, восстановление и окисление различных материалов при высокой температуре. Хорошие условия теплопередачи от раскален- [c.214]

В трубчатых печах, в которых происходит перегрев углеводородов до высоких температур, на внутренней поверхности труб осаждаются возникающие в результате разложения углеводородов слои кокса. Образование кокса, обусловленное, прежде всего, температурой стенки трубы, а вследствие этого и тепловой нагрузкой поверхности труб, особенно проявляется у углеводородов с большим молекулярным весом. Слой кокса, лишь незначительно снижающий теплопередачу, существенно повышает температуру поверхности труб и потери давления печи. [c.120]

В результате обработки опытных данных по теплопередаче в пенном слое при высоких температурах охлаждаемого газа получено следующее расчетное уравнение [c.103]

В одной из последних работ, посвященных исследованию теплопередачи в пенном слое при высокой температуре газа [165, 167] разработан надежный и быстрый метод определения величины [c.106]

Получение холода связано с передачей тепла, отнимаемого от охлаждаемого тела, другому телу, имеющему более высокую-температуру, т. е, с переходом тепла от менее нагретого тела к более нагретому. Согласно второму закону термодинамики, такой переход сам по себе невозможен, так как сопровождается уменьшением энтропии системы, в которой происходит теплопередача. [c.524]

Отложения нагара обладают хорошими теплоизоляционными свойствами и препятствуют теплопередаче от горячих газов к охлаждающей жидкости. Вследствие высокой теплоемкости они поглощают тепло, образующееся при сгорании топлива, и отдают его вновь поступающим порциям смеси, нагревая их до высоких температур. В результате температура в камере сгорания повышается, коэффициент наполнения снижается и, как следствие, снижаются мощностные и экономические показатели двигателя. Кроме того, при повышении температуры быстрее протекают реакции, предшествующие детонации. Поэтому при отложении нагара в камерах сгорания требования двигателя к детонационной стойкости бензинов возрастают. Рост требований к октановому числу бензинов обусловлен не только повышением температуры в камерах сгорания, но и увеличением степени сжатия, так как нагар занимает часть их объема. [c.44]

Существуют разные конструкции паровых котлов, но по существу все они представляют собой емкости из малоуглеродистой или низколегированной стали, обогреваемые горячими газами. Из котла пар может поступать в перегреватель, изготовленный из более легированной стали, и нагреваться до еще более высокой температуры. Для обеспечения максимальной теплопередачи котловые трубы обычно объединяют в пучок, а греющие газы подают в межтрубное пространство или, реже, в трубы. Пар после совершения работы или другого использования попадает в трубчатый конденсатор, обычно из сплавов на основе меди. Охлаждающая вода может быть как пресная, так и загрязненная, солоноватая применяют также морскую воду. Сконденсированный пар затем возвращается в котел, и цикл повторяется. [c.282]

Указанного недостатка лишена противоточная система (рис. У-16, б), в которой свежий раствор поступает в последний корпус. Вследствие низкой концентрации вязкость раствора здесь мала и коэффициент теплоотдачи относительно большой. В / корпусе, где раствор концентрируется окончательно, вследствие высокой температуры действие вязкости ослабляется и теплопередача тоже достаточно хорошая. Недостатком такой системы является необходимость перекачивания раствора из корпуса в корпус и из системы с помощью насосов (навстречу увеличивающемуся давлению). [c.385]

В трубчатой печи нефть прокачивается с большой скоростью через змеевик, составленный из стальных труб это обеспечивает высокие коэффициенты теплопередачи. Вследствие кратковременного пребывания в змеевике сырья его можно нагревать до сравнительно высоких температур без заметного разложения, а использование принципа однократного испарения обеспечивает глубокий отбор продуктов. [c.478]

Применение для охлаждения сажегазовой смеси форсунок, обеспечивающих более тонкое распыление воды и большую турбулентность в зоне охлаждения, не уменьшает количества воды, необходимого для снижения температуры до заданной величины. Однако при этом увеличивается объемный коэффициент теплопередачи и, соответственно, уменьшается объем пространства, в котором происходит испарение воды. За счет этого уменьшается время пребывания частиц технического углерода в зоне высоких температур и время контакта с водяными парами при высоких температурах. [c.99]

Непрерывное принудительное удаление вновь расплавленного полимера создает возможность сохранения тонкой пленки расплава между горячей контактирующей поверхностью и твердой пробкой полимера. Существование тонкой пленки позволяет использовать высокие градиенты температуры (и, следовательно, обеспечивать большую скорость теплопередачи) при этом полимер нагревается до сравнительно невысоких температур и не подвергается термодеструкции. Быстрое удаление полимера из областей с высокой температурой также уменьшает время его пребывания при повышенных температурах. Наконец, принудительное удаление расплава вызывает его дополнительный разогрев за счет вязкого трения и увеличивает скорость нагрева. [c.254]

Экзотермическое гидрохлорирование ацетилена, связанное с от водом тепла при высокой температуре процесса, требует теплоно сителя, обладающего высокой температурой кипения. Некоторьи применяемые органические теплоносители (трансформаторное мае ло) в условиях синтеза винилхлорнда оказались нестабильными склонными к разложению. Это усложняет эксплуатацию агрегатов так как межтрубное пространство забивается отложениями, что приводит к нарушениям режима теплопередачи и быстрому выходу аппаратов из строя. Для обеспечения надежной работы агрегатов гидрохлорирования большой мощности необходимо решить вопросы подбора стабильного и неагрессивного теплоносителя. [c.71]

Тепловая изоляция и расположение нагревателей могут быть различными. Если для обогрева трубопровода достаточно одного нагревателя, то его обычно располагают вплотную к нижней части трубопровода. Для улучшения теплопередачи от спутника к трубопроводу применяют металлические накладки и теплопроводный цемент, которым заполняют полости между трубами. В некоторых случаях трубопроводы и нагреватель обертывают общим теплоизоляционным слоем и накрывают кожухом. Такую изоляцию рекомендуется применять при температурах нагрева 50—80 °С. При более высоких температурах применяют изоляцию с полуобогре-вом , позволяющую значительно улучшить условия переноса тепла. Иногда для увеличения поверхности нагрева трубопровода используют специальные гофрированные прокладки из алюминиевой фольги, которая обладает высокой отражательной способностью. [c.305]

Термическое влияние нагара. Склонность трпливо-воздуш-ной смеси к детонации увеличивается с повышением температуры. Отложения нагара обладают хорошими теплоизоляционными свойствами и препятствуют теплопередаче от горячих газов к охлаждающей жидкости. Кроме того, экспериментально установлено, что отложения имеют большую теплоемкость и, поглощая тепло при сгорании топлива, отдают его вновь поступающим порциям смеси, нагревая их до высоких температур. Такое совместное действие, как передача тепла свежим порциям смеси и уменьшение отвода тепла от продуктов сгорания, приводит к общему повышению температуры в камере сгорания и способствует протеканию реакций, предшествующих детонации. [c.266]

Достаточно выгодна регенерация тепла паров дистиллятов, особенно конденсирующихся при сравнительно высоких температурах, так как прп этом псиользуется тепло частичной или полной их конденсации с относительно высоким коэффициентом теплопередачи. Использовать это тепло можно только при наличии аппаратов, изготовленных пз материалов с высокой коррозионной стойкостью. [c.74]

Касание вблизи точки О (оно не показано на рис. 46) также отвечает критическому условию, но другого типа. Бесконечно малое перемещение от точки касания прямой теплоотвода влево или кривой выделения тепла вправо приводит к резкому падению темиературы, т. е. горючий материал, вместо того чтобы реагировать ири температуре, соответствующей точке Q или более высокой температуре, находится в устойчивом состоянии при температурах, отвечающих точкам иересечення, лежащим левее Ь. В связи с этим Франк-Каменецкий назвал эту точку критической точкой тушения, а Ван-Лун — минимальной температурой горения. Подобно температуре воспламенения, эта температура пе является постоянной величиной, поскольку она зависит от различных факторов. Например, значительное влияние на нее может оказывать скорость газа. В диффузионной области скорость газа, помимо влияния на коэффициент теплопередачи, может также определять положение кривой теило-выделения. Этот эффект обнаруживается в том случае, когда наиболее медленной стадией является ие диффузия внутри пор к поверхности взаимодействия и от нее, а диффузии через гидродинамический пограничный слой к наружной поверхности твердого вещества. [c.174]

Эндотермические реакции. В случае эндотермических реакций температура реакционной массы снижается по мере того, как реагенты вступают во взаимодействие. Так, если р еакция протекает в адиабатических условиях, то входящие в реактор горячие компоненты выходят из него охлажденными. Однако известно, что для проведения процесса с высокими скоростями и приближения состава смеси к равновесному реакции желательно осуществлять при высокой температуре (см. рис. УП1-6). Если в ходе протекания процесса температура уменьшается настолько, что нельзя достигнуть заданной степени превращения, то реакционную массу необходимЪ подогревать. В этих условиях скорость реакции часто определяется скоростью подвода тепла и вопросы теплопередачи играют существенную роль при расчете реактора. [c.221]

Оборудование. Процесс оксихлорирования этилена в непо движном слое катализатора обычно является многостадийным Это облегчает управление сильноэкзотермической реакцией На рис. 3 показана схема трехстадийиой установки оксихлори рования с реактором для извлечения этилена. Реакторы соеди неиы друг с другом последовательно, в каждый реактор подают воздух. По конструкции реакторы подобны большим трубчатым теплообменникам (рис. 4) и содержат много узких вертикальных трубок, вваренных сверху и снизу в трубные решетки. Внутрь трубок диаметром около 25 мм помещают катализатор. Диаметр трубок выбирают с таким расчетом, чтобы температура реакции не превышала температуру, при которой возможно разрушение катализатора. В трубках большего диаметра теплопередача от центра трубки к ее стенкам замедлена, и катализатор разогревается до более высоких температур. [c.266]

Независимо от способа передачи тепла между потоками теплообменивающихся сред в корпусе аппарата устанавливается более высокая температура чем окружающей среды 4- Поэтому, согласно законам теплопередачи, будет иметь место поток тепла через стенку корпуса аппарата в окружающую среду. Этот поток тепла теряется безвозвратно и составляет тепловые потери Qnoт [c.170]

Корпусы электрофильтров сооружают из кирпича, железобетона или стали, причем выбор материала в основном зависит от условий работы электрофильтра (температура и коррозия) и наличия материалов на местном рынке. Преимущество стальных корпусов в том, что детали электрофильтра могут заранее изготовляться на заводе и окончательно устанавливаются до отправки к месту назначения. Если рабочие температуры превышают 260 °С, необходимо избегать использования бетонных корпусов. Для работы при высоких температурах предусматривают теплоизоляцию. Металлические двери и другие металлические проводники должны располагаться таким образом, чтобы теплопередача через них была оведе)на к минимуму. Конструкции экспериментальных электрофильтров, работающих при температурах до 800 °С, были рассмотрены Шейлом и Муром [762] (см. раздел 10, стр. 498 сл.). [c.491]

Наибольшая трудность промышленного осуществления крекинга метана с целью получения ацетилена как с технической, так и с экономической точек зрения заключается в необходимости применения весьма высоких температур (порядка 1500—1600° С). Выбор огнеупорного материала для этих условий ограничивается практически двумя веществами, а именно искусственным корундом (аШпйит) и карборундом. Нагрев метана должен производиться следующим образом. Печь, содержащая кладку из кирпичей указанного материала в шахматном порядке, нагревается путем сжигания предварительно нагретого естественного газа прн нагнетании воздуха, после чего в печь пускается метан, разбавленный водородом, азотом, окисью углерода или углекислотой. Вряд ли практически осуществим нагрев метана путем теплопередачи через стенки какой-либо замкнутой камеры. [c.42]

Такое резкое увеличение производительности печи при сравнительно небольшом увеличении расхода топливного газа (4%) можно объяснить тем, что сжигание метано-водородной фракции, загрязненной продуктами полимеризации, в чашеобразных горелках происходит более эффективно При этом чаша раскаляется до высоких температур (пор д ка 1200° С), что значительно интенсифицирует процесс теплопередачи в радигнтиой части печи. С другой стороны. [c.57]

Подобным способом можно найти и другие оптимумы например, оптимальную линейную или массовую скорость жидкости в паровом быстроточном нагревателе. С одной стороны, с повышением скорости увеличивается коэффициент теплопередачи, и в связи с этим МОЖН0 уменьшить поверхность нагрева, и, следовательно, расходы по капиталовложениям, не нарушая требований к нагреванию и расходу жидкости. С другой стороны, производственные расходы будут увеличиваться из-за роста сопротивлений и расхода энергии на их преодоление. Сумма этих расходов тоже имеет свой минимум, соответствующий оптимальной скорости потока, которую можно определить графически. Отсюда определяют сечение потока жидкости и число ходов при установленной длине нагревателя. Необходимо добавить, что уменьшение поверхности нагрева в результате увеличения скорости потока означает уменьшение объема теплообменника. Следствием является также уменьшение времени пребывания в теплообменнике на-греваемой жидкости, что особенно важно, когда жидкость чувствительна к высоким температурам. [c.352]

В разделе 1 уже отмечалось, что процесс крекинга требует большой затраты тепла даже для реакции разрьша цепи требуется приблизительно 18 ккал1моль расщепляемого углеводорода. Поскольку продолжительность пребывания углеводородов в зоне крекинга обычно мала (особенно при высокотемпературном процессе), возникает задача быстрой передачи тепла при высокой температуре от одного газа (топочные газы ) к другому (пары углеводородов). С такой проблемой часто сталкиваются при проектировании аппаратуры, применяющейся в промышленности химической переработки нефти. Большинство крекинг-печей состоит из секций узких трубок, через которые с большой скоростью проходят пары углеводородов эти трубки нагреваются за счет радиационного излучения топочных газов. Крекинг под давлением имеет два эксплуатационных преимущества сравнительно меньшие размеры крекинг-установки для данной производительности и лучшая теплопередача. Выход газа при применении высоких давлений сравнительно меньше. Второй задачей является выбор материала для изготовления реактора коекинг-печи. Этот материал должен обладать необходимой механической прочностью в условиях проведения крекинга он не должен влиять каталитически на процесс, в особенности не должен ускорять образование нефтяного кокса. При высокой температуре железо и никель вызывают отложение кокса на стенках реактора. В наиболее жестких условиях обычно применяют хромоникелевые стали (25% хрома и 18% никеля) в случае более умеренных режимов используют ряд легированных сталей, например аустенитные и молибденовые. С двумя новыми методами разрешения проблем, связанных с теплопередачей и выбором конструктивных материалов, читатель ознакомится позже, при описании дегидрирования этана. В этом случае для достижения высокой степени превращения процесс проводят при температуре около 900° (см. стр. 119). [c.113]

Прямоточные аппараты чувствительны к изменению режима работы и требуют для эффективного выпаривания поддерживания некоторого оптимального кажущегося уровня раствора в кипятильных трубах. Кажущийся уровень соответствует высоте столба некипящего раствора, которым может быть уравновешен столб паро-жидкостной смеги в трубах. При кажущемся уровне ниже оптимального верхняя часть поверхности труб не омывается жидкостью и практически не участвует в теплообмене оголенная часть поверхности труб при испарении на ней брызг жидкости покрывается накипью. При кажущемся уровне выше оптимальног на большей части поверхности труб раствор только нагревается соответственно уменьшается высота зоны кипения, где теплопередача интенсивнее это приводит к снижению средней величины коэффициента теплопередачи. Кроме того, для вертикальных прямоточных аппаратов необходимы высокие производственные помещения. Область применения аппаратов с поднимающейся пленкой — выпаривание маловязких растворов, в том числе пенящихся и чувствительных к высоким температурам. Эти аппараты не рекомендуются для выпаривания кристаллизующихся растворов ввиду возможности забивания труб кристаллами. [c.372]