Методы интенсификации теплообмена в аппаратах

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]

МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ [c.263]

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]

Трудности конструктивного решения при использовании активных методов интенсификации теплопередачи теплообменных аппаратов различных типов, применяемых в химической промышленности, определили преимущественное использование пассивных методов. [c.335]

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]

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]

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

Обычно интенсификация теплообменных аппаратов сопряжена с повышением гидравлического сопротивления и мощности насосов, перекачивающих хладагент или хладоноситель. Поэтому, для того чтобы оценить эффект от какого-либо способа интенсификации, надо найти общий масштаб для сравнения роста теплопередачи и гидравлического сопротивления. Таким масштабом могут быть приведенные годовые денежные затраты (технико-экономический метод) или затраты энергии на холодильную машину в целом (энергетический метод). В книге применялись оба эти метода. [c.4]

Методы теплоэнергетического сравнения конвективных поверхностей нагрева позволяют выбрать наиболее эффективный способ интенсификации теплообмена для различных конструкций теплообменных аппаратов и оценить эффективность создаваемых новых форм поверхностей теплообмена. Вместе с тем наиболее полная оценка эффективности создаваемого теплообменного аппарата должна дополнительно учитывать массовые, объемные и стоимостные характеристики, показатели технологичности и степени унификации узлов и деталей, эксплуатационные показатели. В комплексе эти вопросы решаются при оптимизации теплообменных аппаратов. [c.337]

Сравнение эффективности конвективных теплообменных аппаратов различной конструкции показало, что особое место среди них занимают пластинчатые теплообменные аппараты (ПТА), изготавливаемые методом холодной штамповки из тонкого листового металла. Интенсификация теплообмена в них происходит за счет высокой степени искусственной турбулизации потока, движущегося тонкими слоями в узких межпластин-ных каналах сложной геометрической формы при многократном изменении направления движения. [c.337]

Все известные способы интенсификации теплоотдачи за счет дополнительной искусственной турбулизации потока связаны с ростом коэффициента гидравлического сопротивления. Поэтому для выбора метода интенсификации теплоотдачи в различных конструкциях теплообменных аппаратов необходимы надежные [c.336]

Большие трудности при создании высокопроизводительных конверторов со стационарным слоем катализатора обусловили поиски новых конструкций конверторов большой мощности. Что привело к разработке аппаратов с псевдоожиженным слоем катализатора. В таких конверторах теплообмен не является лимитирующим фактором, и поэтому методы интенсификации их. работы можно выбрать после анализа следующего уравнения, по которому рассчитывается производительность аппарата [c.121]

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 свете подученных результатов применение в рассматриваемых теплообменных аппаратах традиционных методов и способов интенсификации теплоотдачи, основанных на применении всевозможных турбулизирующих приспособлений (которые сами по себе в теплообмене не участвуют и не увеличивают поверхности теплообмена) экономически невыгодно, так как усложняется конструкция теплообменников, возрастают энергозатраты и увеличивается стоимость аппаратов. [c.34]

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]

Увеличение теплосъема на единицу площади теплообменного оборудования кожухотрубчатого типа обычно сопровождается экстенсивным ростом поверхности теплообмена, размеров, массы и его стоимости. Поэтому необходимы более эффективные методы интенсификации теплообмена, принципиально новые рещения в области конструирования, технологии изготовления и организации производства теплообменных аппаратов. [c.335]

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]

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]

Известно, что с понижением температуры и скорости газов конвективный теплообмен заметно снижается. Так, при температурах 100— 500 С и скоростях до 20 м/сек коэффициент теплоотдачи не превышает величии порядка 30—50 ккал/м °С. При таких низких коэс1)фи-циентах теплоотдачи в теплообменниках и реакционных аппаратах существенно возрастает поверхность теплообмена, вследствие чего эти аппараты становятся громоздкими и дорогостоящими. Причиной низкой теплоотдачи газов является большое термическое сопротивление вязкого подслоя, существующего на границе газ — стенка. Поперек вязкого подслоя тепло передается главным образом посредством молекулярной теплопроводности, которая для газов весьма мала. В этих условиях наиболее эффективным методом интенсификации теплоотдачи газа является искусственная турбули-гчация вязкого подслоя. [c.42]

В химической технологии приходится осуществлять рекуперативный теплообмен между потоками, из которых один или оба являются дисперсными системами (газ или жидкость—твердые частицы). Прн этом различают потоки газовзвеси (разбавленные суспензии), содержащие до 3% (объемн.) твердых частиц, движущиеся плотные слои (продуваемые и не-продуваемые), где объемная концентрация твердых частиц достигает 50—65%, и про-лтежуточные потоки (объемное содержание твердых частиц 3—35%). Основным фактором, определяющим конструкцию рассматриваемых аппаратов и метод их расчета, является объемная концентрация твердых частиц в теплоносителе. На практике газовзвеси либо образуются в результате механического уноса твердых частиц газовым потоком нз производственных аппаратов, либо преднамеренно создаются для интенсификации теплопередачи, часто совмещаемой с пневмо- нлн гидротранспортом. [c.337]

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]