Теплоотдача при кипении (выпаривание)

Теплоотдача в пленочных аппаратах. Перенос теплоты от стенки к пленке жидкости происходит в аппаратах для проведения процессов нагревания и охлаждения в пленочных теплообменниках и кипения в пленочных испарителях. Вследствие высокой скорости движения жидкой пленки коэффициенты теплоотдачи в пленочных теплообменниках обычно в 2-3 раза выше, чем в трубчатых, в которых все сечение трубок заполнено жидкостью. Поскольку скорость течения пленки по вертикальной стенке большая, то время пребывания жидкости в таких аппаратах обычно мало. Поэтому часто пленочные аппараты применяют для нагревания, охлаждения или испарения нетермостойких жидкостей, К достоинству пленочных аппаратов относятся также возможность выпаривания пенящихся растворов, низкое гидравлическое сопротивление и т. п. [c.299]

ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КИПЕНИИ (ВЫПАРИВАНИЕ) [c.239]

Задача VII. 15. Определить поверхность теплообмена, необходимую для выпаривания 1,5 кг сек воды при атмосферном давлении и при разрежении 0,8 ат. Коэффициент теплопередачи в обоих случаях принять равным 800 вт (м -град). Выпаривание происходит за счет теплоотдачи от насыщенного водяного пара под давлением 2 ат. Для определения средней температуры кипения воды принять плотность паро-жидкостной эмульсии в трубах равной 0,5 плотности воды при той же температуре. [c.253]

Этот вид теплоотдачи отличается высокой интенсивностью и встречается в химической технологии, например, при проведении таких процессов как выпаривание, перегонка жидкостей, в испарителях холодильных установок и др. Процесс теплоотдачи при кипении очень сложен и еще недостаточно изучен, несмотря на огромное количество проведенных исследований. [c.289]

Отличие расчета необходимой поверхности греющей камеры ВА от аналогичного расчета поверхности кожухотрубчатого теплообменника состоит лишь в том, что при выпаривании отложение твердого растворенного вещества на внутренней поверхности кипятильных труб образуется значительно быстрее и существенно зависит от вида растворенного вещества, его концентрации и интенсивности циркуляционного движения раствора внутри кипятильных труб, а при вычислении значений коэффициентов теплоотдачи к кипящему раствору надежнее пользоваться расчетными соотношениями, полученными на основе обобщения экспериментальных данных по кипению растворов в ВА. [c.319]

Скорость вращения ротора влияет на распределение пленки по греющей поверхности и создает дополнительную турбулизацию. Увеличение окружной скорости при выпаривании как чистых жидкостей, так и растворов приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи до определенного предела, который зависит от числа лопастей в сечении ротора. Так, при трех лопастях окружная скорость составляет 2—2,5 м/с, при двух — 3—4 м/с. Дальнейшее увеличение окружной скорости вращения ротора до 10— 12 м/с не приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи, а вызывает только значительный износ лопаток при обработке маловязких жидкостей. Таким образом, оптимальной окружной скоростью вращения для аппаратов с шарнирно-закрепленными лопастями следует считать 3—4 м/с. При этом коэффициент теплопередачи при кипении дистиллированной воды (давление атмосферное) достигает—4000 Вт/(м -°С) и а = (20 25) 10- Вт/(м -°С). Аналогично влияние скорости вращения и при нагреве чистых жидкостей и смесей. Повышению интенсивности теплоотдачи [c.345]

На рис. 30 проведена наклонная линия по уравнению а = 2,6 -7150], характеризующая кипение воды в большом объеме. Сравнение значений коэффициентов теплоотдачи при кипении в пленке и при кипении в большом объеме говорит о том, что при любых условиях (поверхностное или пузырьковое кипение) при малых тепловых потоках а в пленке значительно превышает а в большом объеме. Следовательно, пленочные испарители выгодно применять при малых удельных тепловых нагрузках поверхности нагрева,, при малой разности температур, что целесообразно делать, с одной стороны, в многокорпусных выпарных установках, а с другой стороны,— при выпаривании термолабильных продуктов. [c.121]

В выпарной установке непрерывного действия кипение раствора и конденсация пара непрерывно сопровождаются процессами передачи тепла, направленным или ненаправленным движением этих веществ. Таким образом, основными процессами выпаривания являются теплоотдача к раствору, нагрев, кипение и движение раствора теплоотдача от пара, охлаждение, конденсация и движение пара и конденсата концентрирование раствора. [c.39]

Основные пути раскрытия зависимостей (92)—(95), (ПО)—(113), (125), (134) и (135) из критериальных уравнений, описывающих температурный режим и режим теплоотдачи при конденсации пара, кипении и подогреве растворов, были рассмотрены выше, при анализе физических особенностей процессов выпаривания (см. гл. II). Следует, однако, отметить, что формальное перенесение обобщенных результатов экспериментальных исследований процессов выпаривания в другие условия, даже с учетом соблюдения допустимого диапазона изменения определяющих критериев подобия, не всегда позволяет получить математическое описание, достаточно точное для решения задач оптимизации режима работы ВУ. В таких случаях аппроксимация рассматриваемых процессов с помощью критериальных уравнений может быть использована для оценки эффективности применения различных способов оптимизации режима работы ВУ и оценки потерь, вызванных отклонением регулируемых параметров от их оптимальных значений. [c.97]

При кипении жидкости в трубках для расчета коэффициента теплоотдачи 2 в справочной [10] и специальной литературе [И, 45, 104] приводятся различные соотношения, главным образом для случая кипения воды. Если эти соотношения используются для расчета выпаривания растворов, вводят различные поправочные коэффициенты, определенные опытным путем или рассчитанные с учетом физико-химических свойств растворов. [c.246]

Кипение внутри труб при вынужденном движении жидкости встречается в процессах химической технологии, например, при выпаривании растворов в выпарных аппаратах, в трубчатых кипятильниках массообменных колонн и т. д. Если в обогреваемую трубу входит жидкость с температурой ниже температуры насыщения, то на начальном участке наблюдается поверхностное кипение. После быстрого нагрева всего потока жидкости до н кипение происходит по всему объему потока, а на последнем участке канала возможен перегрев паров. Интенсивность теплообмена в зонах поверхностного и развитого кипения зависит рт величины скорости жидкости лишь при малых тепловых нагрузках, а с увеличением q скорость вынужденного движения жидкости перестает играть заметную роль и интенсивность теплоотдачи определяется процессами, сопровождающими пузырьковое кипение. Эмпирические корреляции для расчета длин отдельных участков и температур жидкости и стенки трубы приводятся в специальной литературе [27]. [c.94]

Специфика теплового расчета ВА с вынесенной зоной кипения состоит в том, что коэффициент теплоотдачи к раствору по всей длине греющих труб находится по соотношениям для конвективной теплоотдачи без фазовых превращений. Эта стадия подогрева раствора обычно принимается в качестве лимитирующей процесс теплопередачи, тогда как собственно процесс парообразования перегретого раствора в трубе вскипания полагается значительно более интенсивным. Методика гидродинамического расчета параметров движущегося раствора в ВА с вынесенной зоной кипения изложена в работах [140, 149]. Область применения таких аппаратов— выпаривание кристаллизующихся растворов умеренной вязкости. [c.282]

Рассмотрим подробнее процесс выпаривания в пленочном аппарате (рис. 9.2 и 9.20) с нисходящей пленкой внутри труб, обогреваемых конденсирующимся водяным паром постоянной температуры Т. Обозначим (см. рис. 9.20) аконд коэффициент теплоотдачи при конденсации пара S и Х т — толщина и коэффициент теплопроводности стенки апд — коэффициент теплоотдачи от стенки к упариваемому (кипящему) раствору (пленке) Sq — поток раствора в начальном z = 0) сечении oq, Со и /о — его концентрация, теплоемкость и температура кипения S — текущий (в сечении z) поток раствора а, с и t — сто концентрация, теплоемкость и температура кипения IV = = -50(1 — ао/а) — количество растворителя, удаляемого в единицу времени на участке протяженностью z, так что dW = = (Soao/a )da — количество растворителя, удаляемого в единицу времени на элементарном участке dz d — диаметр трубы и [c.728]

Выпаривание химически агрессивных растворов при высокой температуре их кипения не допускает использования ВА, в которых развитая теплопередающая поверхность выполнена из высокотеплопроводной конструкционной стали. В таких условиях применяется сосуд простой конфигурации (рис. 4.12) со стойкой защитой внутренней поверхности (например, за счет ее эмалирования), а теплота, необходимая для испарения растворителя, подводится с горячими газами непосредственно в массу кипящего раствора. Если раствор по своим химическим свойствам допускает контакт с продуктами сгорания органических топлив, используются ВА с беспламенными газовыми горелками, погруженными непосредственно в кипящий раствор. Продукты сгорания газообразного (реже жидкого) топлива выходят из отверстий барботажной трубы 3, интенсивно перемешивают кипящий раствор и тем самым обеспечивают хорошую теплоотдачу от топочных газов к раствору. Интенсивное испарение раствора с развитой поверхности многочисленных пузырь- [c.336]

При выпаривании жидкости в большом объеме, например в паро-1-рубном ребойлере, коэффициент теплоотдачи зависит от разности температуры стенки трубы и температуры насыщения кипящей жидкости. Для расчета теплоотдачи при пузырьковом режиме кипения в узком [c.384]

С увеличением тепловой нагрузки при кипении в пленке и в большом объеме а меньше отличаются, и в этом случае применение пленочных испарителей уже нецелесообразно. Существуют оптимальные условия выпаривания, ограничиваемые максимальным значением теплового потока пред, при котором коэффициент теплоотдачи при кипении в пленке равен квэффициенту теплоотдачи при кипении в большом объеме. Эти условия определяются величиной плотности орошения Г и шириной щели распределительного устройства и приблизительно пропорциональны пред [c.121]

При уменьшении плотности орошения интенсивность теплоотдачи снижается вследствие перехода течения от турбулентного к ламинарно-волновому и снова к чисто ламинарному течению. При кипении так же, как и при обычном нагреве, суш,ествует какой-то минимальный предел плотности орошения, при котором пленка становится неустойчивой, разрывается, распадается на отдельные струи, появляются сухие пятна. При наличии волн во впадинах пленка тоньше, температура ее выше, чем у слоев, лежащих на гребнях волн. Поверхностное натяжение на свободной поверхности во впадинах ниже, чем на гребнях волн. Пленка оттягивается от тонких к более толстым слоям и образуются разрывы, чему немало способствует процесс парообразования в пленке. Наблюдения за выпариванием растворов МаС1 в стекающей пленке показали, что при 7—14%-ных растворах пленка более устойчива, лучше смачивает поверхность, чем вода, течение ее непрерывно [217]. Это можно объяснить тем, что во впадинах, где тоньше слой и жидкость выпаривается быстрее, концентрация раствора выше, и поверхностное натяжение также повышается. При этом наблюдается стекание раствора в обратном направлении — от гребней волн (где Опов меньше) к впадинам, что обеспечивает непрерывность течения. [c.127]

Этот случай рассмотрен при описании в критериальной форме процессов теплоотдачи во время кипения многих видов растворов, выполненных различными исследователями. Так, например, обобщения экспериментальных исследований объемного кипения при выпаривании различных растворов органических и минеральных веществ в вертикальных трубчатых подогревателях (с соблюдением оптимального уровня заполнения труб жидкостью и согласованного направленного движения жидкости и пара), проведенные М. А. Кичигиным и Н. Ю. Тобилеви-чем, В. И. Толубинским и другими исследователями, устанавливают, что п = 0,6 и соответственно т = 1,5 [18], [57]. [c.51]

Основными и оптимальными типами выпариых аппаратов, используемых для обработки растворов с выделением кристаллической фазы, являются аппараты с вынесенной из греющей поверхности зоной кипения, с принудительной или естественной циркуляцией раствора. В этих аппаратах теплообмен имеет конвективный характер, характеризующийся при небольших скоростях движения раствора (>1 —1,5 м/с) сравнительно невысоким коэффициентом теплоотдачи от поверхности нагрева к раствору. С другой стороны, при выпаривании солеобразующих растворов высокая полезная разность температур (более 10—15 град) нежелательна по многим причинам, в том числе из-за более интенсивной инкрустации поверхности нагрева и, следовательно, необходимости более частых остановок оборудования для промывки (уменьшение времени полезной работы). Увеличение скорости циркуляции раствора в трубках в аппаратах естественной циркуляции требует повышения температурного напора, что, как указано выше, нежелательно, или увеличения затрат энергии в аппаратах с принудительной циркуляцией. Но повышение скорости циркуляции увеличением расхода энергии (в аппаратах с принудительной циркуляцией) вызывает при выпаривании кристаллизующихся растворов повышенное изнашивание, а следовательно, и снижение долговечности греющей поверхности (греющих трубок). В связи с этим наиболее важна интенсификация процесса выпаривания — увеличение коэффициента теплопередачи при сравнительно небольших температурных напорах, а в случае принудительной циркуляции при сравнительно невысоких скоростях вынужденного движения. [c.126]

При вычислении интеграла в уравнении (9.13) используется зависимость температуры кипения раствора от его концентрации (j ) с добавкой потери разности температур на гидростатический эффект. Изменение коэффициента теплоотдачи к кипящему раствору (а) определяет величину коэффициента теплопередачи К, которая должна рассчитываться поинтервально в диапазоне х —хк методом интераций с нахождением температур наружных поверхностей стенок теплопередающих труб [см. гл. 8]. В общем случае следует учитывать также изменение а вследствие уменьшения массы раствора М, что увеличивает верхнюю зону кипятильных труб и приводит к снижению средней величины а. Отложением твердого вещества в течение одного цикла выпаривания можно пренебречь. [c.264]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология