Теплообмен противоток жидкостей

После определения изменения температуры по поверхности теплообмена необходимо учесть конструктивные особенности теплообменника и соответственно способ взаимного перемещения обоих жидкостей. Как показано схематически на фиг. 9, при решении задачи о теплообмене следует различать три основных схемы движения рабочих жидкостей прямоток, противоток и перекрестный ток. [c.13]

По способу действия теплообменные аппараты подразделяют на поверхностные и аппараты смешения. К первой группе относятся теплообменные аппараты, в которых теплообменивающиеся среды разделены твердой стенкой. В теплообменниках смешения теплопередача происходит без разделяющей перегородки путем непосредственного контакта между теплообменивающимися средами. Примером может служить конденсатор смешения (скруббер), заполненный насадкой. Жидкость стекает сверху вниз, пары или газ двигаются противотоком к ней. На нефтеперерабатывающих заводах преимущественное применение получили поверхностные теплообменники. По конструктивному оформлению они делятся на змеевиковые, типа труба в трубе и кожухотрубчатые — с неподвижными трубными решетками, с и-образными трубками и с плавающей головкой. [c.254]

Представляет интерес характер изменения температур жидкостей, обменивающихся теплом при прямотоке и противотоке. На рис. 4. 10 дано сопоставление температурных режимов работы теплообменных аппаратов при прямотоке и противотоке. По осям абсцисс отложена поверхность нагрева Р, а по осям [c.64]

Спиральные теплообменники — горизонтального типа противоточные их применяют при теплообмене между двумя жидкостями. Теплообменники вертикального типа применяют для теплообмена между паром и жидкостью они могут работать при противотоке и перекрестном токе. Для уменьшения -потерь тепла в окружающую среду рекомендуется пропускать холодный теплоноситель по наружному каналу. [c.15]

Ректификация состоит в многократном чередовании и повторении процессов испарения и конденсации в противотоке пара и жидкости при температуре кипения. Ректификация относится к многоступенчатым противоточным процессам разделения (протекает по схеме каскада с постоянным потоком) и принципиально может обеспечить любую заданную степень разделения . Противоток пара и жидкости создается благодаря наличию в схеме ректификационной установки испарителя (куба), связанного с нижним концом, и конденсатора (дефлегматора), связанного с верхним концом колонны. Тепло, подводимое к кубу, благодаря теплообмену между паром и жидкостью в адиабатических условиях передается последовательно от ступени к ступени и отводится хладоагентом в конденсаторе. Благодаря массообмену между потоками пара и жидкости более летучий компонент переносится потоком пара в направлении снизу вверх, а менее летучий компонент — потоком жидкости сверху вниз. Таким образом, в основе ректификации лежит тепло- и массообмен между потоками пара и жидкости. При этом движущая сила массообмена определяется фазовым равновесием жидкость — пар и материальным балансом. Соотношения между основными параметрами ректификации, определяемые законами фазового равновесия жидкость — пар и материальным балансом, составляют статику ректификации. [c.42]

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких неоднородных смесей на практически чистые компоненты или фракции, которые различаются по температуре кипения. Физическая сущность ректификации, протекающей в процессе перегонки нефти, заключается в двухстороннем массо- и теплообмене между потоками пара и жидкости при высокой турбулизации контактирующих фаз. В результате массообмена отделяющиеся от горячей жидкости пары обогащаются низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. При определенном числе контактов между парами и жидкостью можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих, и жидкость — из высококипящих компонентов. Ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости. При ректификации паров жидкое орошение создается путем конденсации части парового потока вверху колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости — путем испарения части ее внизу колонны. [c.49]

Обе формулы (168) и (169) получены для случаев чистого пря-мо- или противоточного движения теплоносителей. Фактически в реальных теплообменных аппаратах схемы потоков теплоносителей могут быть более сложными и включать наряду с прямотоком и противотоком также перекрестный ток, что, безусловно, оказывает влияние на фактический температурный напор. Поэтому для наиболее распространенных схем движения теплоносителей в аппаратах выполнены специальные решения, согласно которым вычисленное по формулам (168) и (169) значение Ai следует умножать на поправочный коэффициент учитывающий влияние схемы потоков жидкости в аппаратах на А/. [c.163]

Расстояние между спиралями фиксируется с помощью дистанционных бобышек, приваренных к внутренним поверхностям крышек. Жидкости, между которыми происходит теплообмен, поступают противотоком в штуцера 5 и 7 и выходят через штуцера 8 и 9. [c.164]

По направлению относительного движения теплоносителей наиболее распространены противоток, прямоток, смешанный ток и перекрестный ток. Направления движения жидкостей и распределения температур по длине теплообменного аппарата показаны на рис. IV. 21. Наиболее простые соотношения между температурами и расходами жидкостей получаются для случаев противотока и прямотока. Для элементарного участка поверхности йР можно написать при противоточном движении жидкостей следующие очевидные соотношения [c.345]

В тех случаях, когда требуется охлаждать большие количества жидкости, устанавливают двухтрубные или спиральные холодильники типа рассмотренных выше теплообменников, причем в этих случаях обычно теплообмен, проводят по принципу противотока. [c.319]

При ректификации происходит многократное испарение жидкости и конденсации паров, движущихся противотоком, в результате чего осуществляется непрерывный мас-со- и теплообмен между ними. При этом на нижней ступени из жидкой смеси извлекается низкокипящий компонент, который переходит на верхнюю ступень, а высококипя-щий компонент переходит из паровой фазы в жидкую. В результате после конденсирования паров смесь разделяется на дистиллят и остаток (рис.10.6). [c.115]

Взаимное направление движения пара и жидкости в конденсаторе не имеет значения для теплообмена, так как процесс протекает при изменении агрегатного состояния одного из участвующих в теплообмене веществ (пара). Однако в противоточных конденсаторах расходуется меньше энергии на перемещение воды и удаление воздуха, чем в прямоточных. При противотоке разность температур конденсирующегося пара и уходящей воды равна I—3°, а при прямотоке 5—6° и, следовательно, расход воды в прямоточных конденсаторах будет большим. [c.395]

В теплообменных аппаратах, в которых теплообменивающиеся жидкости движутся в виде тонкого слоя, применяется главным образом противоток. [c.13]

Одним из первых вариантов конструкции была предложена пластина с плоским спиральным каналом (фиг. III. 1). На толстой бронзовой плите фрезеровался спиральный канал по обе стороны стенки, При сборке аппарата между каждой парой пластин закладывались тонкие металлические листы. Таким образом, эти листы разделяли спиральный канал на две половины. С одной стороны листа двигалась по спирали одна жидкость, а с другой — противотоком другая. Теплообмен происходил через тонкий ме- [c.86]

Организация процесса в аппарате. Почти всегда один и тот же процесс возможно провести разными способами теплообмен и контакт фаз — противотоком или прямотоком, гетерогенно-каталитическую реакцию — в неподвижном или движущемся слое катализатора, разделение жидкостей — ректификацией или дистилляцией и так далее. Переход на цеолитный катализатор гидрокрекинга углеводородов был сделан одновременно с новой организацией процесса во взвешенном слое в виде восходящего потока катализатора. Традиционный пример сокращения затрат на теплообменнике - использование противотока теплоносителей. [c.319]

Наибольшее распространение теплообменники пластинчатого типа получили в пищевой промышленности вследствие относительной простоты разборки и легкости очистки и дезинфекции теплообменных поверхностей. Пластины могут изготавливаться из нержавеющей стали, титана, никеля или других металлов или сплавов, необходимых для конкретных химически активных теплоносителей. В качестве материала прокладок между соседними пластинами используются силикон или фторуглерод, резины и асбест. Герметичность многочисленных соединений пластин в разборных пластинчатых аппаратах представляет известную проблему, поэтому здесь вероятно некоторое взаимное проникновение теплоносителей. В герметичных сварных пластинчатых аппаратах исчезает возможность осмотра и очистки теплообменных поверхностей. Впрочем, турбулизация потоков внутри волнистых щелевых каналов более чем в два раза замедляет отложение зафязнений по сравнению с ТА кожухотрубчатого типа. Пластинчатые ТА используются, как правило, для теплообмена между теплоносителями, не изменяющими своего фазового состояния (чаще — для капельных жидкостей), но в некоторых случаях они находят применение и в качестве конденсаторов или даже испарителей, например при выпаривании небольших количеств высоковязких растворов. Существует до 60 конфигураций пластин, изготовление которых не является легкой механической операцией, особенно для пластин крупных размеров. Поэтому пластинчатые ТА обычно имеют относительно скромные габариты или собираются из наборов пластин, размеры которых не превышают одного метра. Комбинированием пластинчатых ТА сравнительно просто организуются системы противотока теплоносителей или теплообмен между тремя или более теплоносителями (рис. 6.2.5.9). Расчеты пластинчатых ТА проводятся по корреляционным соотношениям, получаемым в соответствующих опытах [1, 50, 51]. Подробные данные о конструкциях существующих пластинчатых аппаратов приводятся в [43, 44]. [c.355]

Стремление к компактности и уменьшению металлоемкости в сочетании с созданием благоприятных условий для проведения теплообмена характерно для всех новых конструкций теплообменных аппаратов. В спиральных теплообменниках (рис. IV. 26) обеспечивается возможность движения жидкости с высокими скоростями и создания чистого противотока. Это позволяет достичь высоких коэффициентов теплопередачи при максимально возможной средней разности температур. Недостаток этих аппаратов — сложность очистки поверхностей теплообмена от загрязнений. Этот недостаток исключается в конструкции пластинчатых теплообменников (рис. IV. 27), представляющих собой пакет тонких гофрированных пластин, снабженных промежуточными прокладками. Последние с помощью стяжного устройства обеспечивают герметичное соединение пластин. На каждой пластине имеются три прокладки. Большая прокладка ограничивает пространство, в котором движется первая жидкость, а малые прокладки герметизируют отверстия, через которые проходит вторая жидкость. Путь, проходимый обеими жидкостями показан на рис. IV. 27. Благодаря малому расстоянию между пластинами (3—6 мм) достигаются значительные скорости движения и высокие коэффициенты теплопередачи [до 4000 Вт/(м2-К)] при сравнительно низком гидравлическом сопротивлении. Недостаток этих аппаратов состоит в том, что диапазон рабочих температур и сред ограничен термиче- [c.358]

Охлаждающие агенты. Наиболее распространенный хладагент — вода, получаемая из природных водоемов или из подземных источников (артезианская). Теплофизические свойства воды хорошо изучены и широко освещены в справочной литературе. Вода из водоемов дешевле артезианской, но ее температура выше и подвержена сезонным колебаниям. При расчете промышленных установок обычно принимается наивысшая летняя температура воды, которая в зависимости от местных условий доходит до 25 °С, Артезианская вода имеет температуру 4—15 °С. Этими температурами определяются возможности использования воды как хладагента. С ее помощью можно охлаждать технологические жидкости примерно до 25—30 °С. Для воды как хладагента важнейшую роль играет количество примесей, поскольку они могут выделяться в теплообменной аппаратуре и ухудшать ее работу. Основные примеси — механические загрязнения и соли жесткости, вызывающие отложение так называемого водяного камня. Растворимость этих солей уменьшается с повышением температуры. Состав и содержание таких солей должны учитываться при определении конечной температуры охлаждающей воды, поскольку с этим связана скорость отложения водяного камня и периодичность очистки от него аппаратуры. Поэтому при проектировании и эксплуатации производства необходимо располагать полной информацией о составе охлаждающей воды. Для экономии воды на всех предприятиях имеются системы водооборота. В этих системах вода многократно используется, что дает возможность резко сократить потребление свежей воды и уменьшить стоки. Помимо экономической целесообразности это имеет важное значение для сохранения окружающей среды. Охлаждение оборотной воды производится в градирнях (башнях с насадкой, по которой распределяется стекающая вода) за счет частичного ис парения в движущийся противотоком воздух. Количество испаряющейся воды зависит от температуры поступающей в градирню оборотной воды, а также от температуры и относительной влажности воздуха. Обычно испаряется 5—7% воды, которая в виде пара уходит в атмосферу. Убыль оборотной воды пополняется подачей в систему свежей воды, которая во избежание [c.363]

Ректификация. Многократное Испарение и конденсация лучше всего реализуются й колоннах при противотоке пара и жидкости с частичным возвратом (флегмой) дистиллята О при установившихся массо- и теплообмене [c.526]

Противоток (рис. 131,6), при котором участвующие в теплообмене жидкости протекают вдоль разделяющей их стенки в противоположных направлениях. [c.226]

На практике этот процесс осуществляется пропусканием пара через движущуюся противотоком к пару жидкость. При этом происходит обмен компонентами между паром и жидкостью (массообмен) при помощи испарения, конденсации и диффузии, причем массообмен постоянно сопровождается теплообменом. [c.263]

В тех случаях, когда требуется охлаждать значительные количества жидкости, устанавливают трубчатые холодильники типа разобранных выше трубчатых подогревателей, причем в этом случае обычно теплообмен проводят по принципу противотока. [c.192]

Спиральные теплообменники могут изготовляться из любого рулонного материала, подвергаемого холодной обработке и свариванию. Теплообменники компактны, их конструкция предусматривает возможность полного противотока. Площадь поперечного сечения каналов по всей длине остается неизменной, и поток не имеет резких изменений направлений, благодаря чему загрязнение поверхности спиральных теплообменников меньше, чем теплообменных аппаратов других типов, кроме того, ряд конструкций их позволяет проводить сравнительно легкую очистку в случае, не требующем для удаления осадка механического воздействия. Гидравлическое сопротивление спиральных теплообменников при одинаковой скорости движения жидкости меньше, чем у кожухотрубчатых. [c.262]

Жидкости, между которыми происходит теплообмен, поступают в каналы противотоком друг другу раздельно через штуцера 10 V. 11, а выходят — через штуцера 8 и 9. [c.94]

Другим теплообменником, который также можно считать теплообменником со скреперами является теплообмен-пик шнекового типа. Он представляет собой цилиндрический кожух, в котором установлены два полых шнека, вращающихся в противоположные стороны. Одна жидкость прокачивается через полые шнеки, а другая, текущая противотоком, входит с одного конца цилиндра и выводится из другого конца за счет действия шнеков. Шнеки приводятся в движение электродвигателем, имеющим переменную частоту вранюппя. Эта конструкция теплообменника особенно удобна для вязких или клейких продуктов. Материалами могут служить мягкая сталь, нержавеющая и кислотостойкая стали. Для расчета можно применять нормы, используемые для расчета теплообменников тииа рубашки . [c.311]

В прямоточных колоннах на тарелках осуществляется прямоток между жидкостью и паром, в отличие от противотока или перекрестного тока в большинстве ректификационных аппаратов. Обычно в рабочих элементах прямоточных колонн пар эжектирует жидкость, движущуюся с большой скоростью, прямоточные колонны имеют повышенный расход энергии, но отличаются высокой интенсивностью взаимодействия пара и жидкости. Если процесс сопровождается значительным тепловым эффектом, то на тарелках колонны размещают теплообменные элементы в виде теплообменных трубчаток, встроенных в колонну, или в виде змеевиков, уложенных на тарелку. [c.171]

В обычных условиях работы применяется теплообменник с простым перекрестным током (фиг. 2). В более ответственных случаях, когда средний температурный напор при перекрестном токе значительно ниже, чем при противотоке, используется многоходовый теплообменник с перекрестным током (фиг. 4). Такое решение часто обеспечивает большую эффективность и компактность конструкции. Теплообменники этого типа широко применяются при теплообмене как газа с газом, так и газа с жидкостью, особенно если в одной из секций проходит газ низкого давления. [c.202]

Противоток. Теплообмен двух жидкостей в теплообменнике труба в трубе может осуществляться в усло1виях противотока или прямотока, как показано на рис. 9.6 и 9.7. Поскольку энтальпии обеих жидкостей изменяются, относительное направление их движения оказывает влияние на значение разности температур. Для каждой схемы течения двух 306 [c.306]

Воздухоохладители, в которых теплообменная поверхность орошается жидкостями с низкой температурой замерзания, находят все более широкое применение. Орошение интенсифицирует процесс теплообмена и массообмена, увеличивает теплообменную поверхность, что позволяет сократить расход металла, сделать аппарат более компактным. Воздухоохладители такого типа состоят из гладк.отруб-ных или оребренных круглыми ребрами змеевиков непосредственного охлаждения, орошаемых снаружи и размещенных в металлическом кожухе. Над змеевиками располагаются форсунки, в которые насосом подается рассол или этиленгликоль для орошения. Над форсунками находятся выходные сепараторы, предотв ращавдщие вынос капель влаги. Воздух, подаваемый вентилятором, движется снизу вверх противотоком жидкости. В некоторых случаях возможен и перекрестный ток. Одним из основных недостатков аппаратов этого типа является их повышенная коррозийность, поэтому все внутренние части, соприкасающиеся с хладоносителем и воздухом, должны иметь антикоррозионное покрытие. [c.194]

Ректификация сжиженного газа. Основана на массо- и теплообмене между неравновесными жидкой и паровой фазами. В результате испарения жидкости пары обогащаются низкокипящими компонентами. Поэтому при противотоке фаз и многократном их испарении и конденсации исходную смесь можно разделить на высоко- и низкокипящие компоненты. Процесс осуществляют в ректификац. колоннах, причем для разделения и-компонентной смеси на практически чистые в-ва требуется п — 1 колонн. Возможно разделение азеотропных смесей при добавлении компонента, образующего новое азеотропное соединение. Аналогично поступают при разделении смесей с низкой относит. летучестью. В последнем случае добавление разделит. агента приводит к изменению относит, летучести разделяемых компонентов. [c.464]

Для проведения процессов с большим тепловым эффектом примеюпотся аппараты с развитой теплообменной поверхностью. Наиболее совершенной конструкцией этого типа является кожухотрубный аппарат-испаритель (рис. 6.8.1.1). Жидкость, подаваемая на верхнюю трубную решетку, равномерно распределяется по трубам виде пленки, образованной оросителем 2, стекает вниз по внутренней поверхности труб. Вторичный пар, образующийся в результате испарения, отводится из нижней части аппарата вместе с жидкостью и направляется в сепаратор. Если проведение процесса требует подвода газа, который должен двигаться противотоком с жидкостью, то в нижней части аппарата необходимо расположить газораспределительную тарелку 2 с патрубками 4 (рис. 6.8.1.2). [c.535]

Теплообменные аппараты с непосредственной теплопередачей, имею-ш.ие плоские теплопередаюш,ие поверхности, в основном относятся к классу пластинчатых теплообменников. Они состоят из определенного числа тонких пластин с прокладками между ними, которые служат и для предотвращения утечки жидкости и для направления потоков жидкости по соответствующим направлениям. Обычно используются гофрированные пластины, которые турбулизируют поток и обеспечивают достаточную жесткость стенок, воспринимающих давление. Движение потоков жидкости организуется таким образом, чтобы между чередующимися пластинами имел место противоток. Теплообменные аппараты этого типа благодаря высоким теплопередающим возможностям, доступности для очистки и контроля за состоянием поверхности, возможности изменетя габаритов и удобству в эксплуатации нашли широкое применение в химической промышленности. [c.153]

Теплообмен через обечайку аппарата и непосредственно в слое. Отвод тепла от слоя и подвод его к слою осуществляются обычно путем испарения кипящих жидкостей или конденсации насыщенных паров теплоносителя, либо путем использования физического тепла газов или жидкостей, поступающих в одном направлении с газовой фазой или противотоком к ней. Кипящие и конденсирующиеся теплоагенты применяются в сравнительно узком интервале температур (до 300—350° С) и прп давлениях, редко превышающих 20—30 ат. При более жестких температурных условиях процесса могут применяться расплавленные металлы или соли (например, 40% NaN02, 7% ЫаК Оз, 53% КНОз), алюмосиликаты, дымовые газы. [c.562]

При экстракции, проводимой по принципу противотока, движущей силой процесса массообмена является разность концентраций (аналогично при теплообмене движущей силой является разность температур). Так же как при теплообмене требуется возмохсно большая поверхность контакта (о теплообмене см. стр. 363 и сл,), при экстракции и абсорбции решающее значение имеет величина поверхности соприкосновения взаимодействующих сред. Отсюда ясно, что при проведении этих процессов надо стремиться к возхюжно более тесному соприкосновению твердого вещества и жидкости или газа и жидкости и тонкому распределению их друг в друге. Это может быть достигнуто применением насадки, перемешиванием, распылением (образование жидкостной завесы), а также образованием тонких пленок на вращающихся поверхностях 3 сепараторах (см. стр. 265). Колпачковые ректификационные колонны (стр. 127) являются идеальными устройствами для промывания газов жидкостями. Любой процесс ректификации в колонне основан на вымывай и и высококипящах компонентов конденсатом и получаемой флегмой по принципу противотока. Аналогичное значение имеет циркуляция при гидрогенизации и многих каталитических процессах, напри.мер в реакциях с участием ацетилена. При проведении реакций между твердыми веществами и жидкостями, как, например, при гидролизе древесины или при экстракции дубильной коры, нарезанной свеклы, лекарственного сырья и т. д., процесс ведут в одной колонне, заполненной твердым веществом, с послойным движением через него растворителя (принцип п е р к о л я ц и и) или в группе аппаратов с меняющейся последовательностью их включения (экстракционная, или диффузионная, батареи). [c.75]

В зависимости от направлений потоков жидкости и твердых материал ов, образующих кипящий слой, как и в обычных теплообменных аппаратах, в некоторых многоступенчатых аппаратах с кипящим слоем иногда может быть выделен случай прямотока, противотока или смешанного тока. Однако в большинстве случаев это не имеет большюго значения, так как при интенсивном перемешивании твердой фазы в кипящем слое и малых размерах частиц температура и концентрация вещества на поверхности частиц оказываются примерно одинаковыми по всему объему. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология