где:

- характерный геометрический размер твёрдой стенки, определяемый по своей зависимости в каждом рассматриваемом процессе теплоотдачи.

В задачах о теплоотдаче число Нуссельта является искомой величиной, т.к. в него входит необходимый для расчёта теплообменного аппарата коэффициент теплоотдачи.

Безразмерный комплекс (Re)



называют числом Рейнольдса.

В это соотношение входят:

- скорость текучей среды;

и - коэффициенты кинематической и динамической вязкости жидкости (газа) соответственно.

Число Рейнольдса представляет собой отношение сил инерции, действующих в жидкости (газе), к силам вязкости. Это число достаточно полно характеризует режим течения жидкости.

Безразмерную величину



в которой – удельная массовая теплоёмкость текучей среды, называют числом Прандтля. Это число состоит только лишь из физических параметров жидкости (газа).

1.4. Техника безопасности и охрана труда при работе на спиральном теплообменнике
В спиральных теплообменниках поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке и свернутыми в виде спиралей. Для придания листам жесткости и прочности, а так же для фиксирования расстояния между спиралями к листам с обеих сторон приварены дистанционные бобышки. Спиральные каналы прямоугольного сечения ограничиваются торцевыми крышками. Уплотнение каналов осуществляют различными способами. Наиболее распространен способ, при котором каждый канал с одной стороны заваривают, а с другой уплотняют полоской прокладкой. При этом предотвращается смешение теплоносителей, а в случае не плотности прокладки, наружу может просачиваться только один теплоноситель. Кроме того, такой способ уплотнения дает возможность легко чистить каналы.

---

Если материал прокладки разрушается одним из теплоносителей, то один канал заваривают с обеих сторон, а другой уплотняют полоской прокладкой. При этом глухой канал недоступен для механической очистки.

Спиральные теплообменники отличаются компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями и значительной интенсивностью теплообмена при повышенных скоростях теплоносителей.

Недостатки спиральных теплообменников - сложность изготовления ремонта, невозможность применения при давлении рабочих сред свыше 10 кгс/.

Сосуд, работающий под давлением, - это герметически закрытая емкость, предназначенных для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением. Границей сосуда являются входные и выходные штуцера. [2].

Применение аппаратов и коммуникаций, работающих под давлением, требует выполнения специальных мер предосторожности, несоблюдение которых может вызвать разрушение их с тяжелыми последствиями. связи со значительной опасностью сосудов, работающих под давлением, создана и действует определенная система изготовления, эксплуатации, обслуживания и контроля этих устройств. Она определена "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением", утвержденными Госгортехнадзор России 9 мая 1970 года, и обязательна для всех ведомств, предприятий и организаций. Эти правила распространяются на сосуды, работающие под избыточном давлении более 70 кПа (0.7 кг/см2).

Конструкция сосудов должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и предусматривать возможность осмотра, очистки, промывки и продувки и ремонта. Материалы для изготовления сосудов должны обладать хорошей свариваемостью, иметь прочностные и пластические характеристики, обеспечивающие надежность и долговечность сосудов для требуемых давлений, температур и сред. Особое внимание уделяют сварке: к производству сварочных работ допускаются сварщики, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на производство таких работ. Некоторые сварные соединения сосудов подлежат обязательному клеймению, позволяющими установить фамилию сварщика, выполняющего данную работу.

При нормальном режиме работы внутренний объем всех типов теплообменников полностью заполнен теплоносителем и нагреваемым продуктом, что исключает образование горючей среды внутри таких аппаратов. Горючая среда может образоваться только в помещениях или на открытых площадках при повреждении теплообменников, по причине образования повышенных давлений, температурных воздействий и коррозии.

---

Высокотемпературный теплоносителей разделяются на три основные группы: органические (далее - ВОТ), ионные и жидкометаллические. К группе ВОТ относятся индивидуальные органические вещества (этиленгликоль, глицерин, нафталин и его производные), продукты хлорирования дифенила и полифенолов и многокомпонентные ВОТ, в том числе ароматизированные и неароматизированные минеральные масла (компрессорное, цилиндровое). Наибольшее применение в технологических процессах в качестве ВОТ получила дифенильная смесь (26,5% дифенила, 73,5% дифенилового эфира), которая обладает высокой термической стойкостью вплоть до температуры кипения. Она не оказывает коррозирующего действия на сталь, поэтому выбор конструкционного материала при ее использовании не представляет трудностей. Смесь неядовитая, горит сильно коптящим пламенем, которую можно погасить струей водяного пара.

Группу ионных высокотемпературных теплоносителей образуют крем-нийорганические жидкости (силиконы) и расплавы солей или их смесей. Теплоносители данной группы обычно применяют в жидком состоянии, они отличаются малой токсичностью и агрессивностью по отношению к конструкционным материалам. Предельная температура, определяемая термической стойкостью этих теплоносителей, лежит в области 550 °С.

Для нагревания при атмосферном давлении до температуры 500-540 °С применяют нитрит-нитратную смесь, содержащую 40% NaNO₂, 7% NaNO₃ и 53% КNO₃.

В качестве жидкометаллических ВТ применяют литий, калий, ртуть, сплавы натрия и калия. В качестве ВТ эти металлы применяются в жидком и парообразном состояниях. Среди ВТ жидкие металлы имеют самую высокую термостойкость. Однако они оказывают наибольшее агрессивное воздействие на конструкционные материалы, поэтому верхний температурный предел применения жидкометаллических теплоносителей определяется максимально допустимой температурой коррозионной стойкости материала по отношению к данному теплоносителю. Кроме того, пары металлических теплоносителей крайне ядовиты, что ограничивает их применение в технологических процессах.

Группу ионных высокотемпературных теплоносителей образуют крем-нийорганические жидкости (силиконы) и расплавы солей или их смесей. Теплоносители данной группы обычно применяют в жидком состоянии, они отличаются малой токсичностью и агрессивностью по отношению к конструкционным материалам. Предельная температура, определяемая термической стойкостью этих теплоносителей, лежит в области 550 °С.

---

Для нагревания при атмосферном давлении до температуры 500-540 °С применяют нитрит-нитратную смесь, содержащую 40% NaNO₂, 7% NaNO₃ и 53% КNO₃.

В качестве жидкометаллических ВТ применяют литий, калий, ртуть, сплавы натрия и калия. В качестве ВТ эти металлы применяются в жидком и парообразном состояниях. Среди ВТ жидкие металлы имеют самую высокую термостойкость. Однако они оказывают наибольшее агрессивное воздействие на конструкционные материалы, поэтому верхний температурный предел применения жидкометаллических теплоносителей определяется максимально допустимой температурой коррозионной стойкости материала по отношению к данному теплоносителю. Кроме того, пары металлических теплоносителей крайне ядовиты, что ограничивает их применение в технологических процессах. [11].

 Требования пожарной безопасности при проведении процессов нагревания веществ ВТ:

- не допускается хранение и приготовление нерасплавленных и жидких компонентов ВОТ в котельной с огневым обогревом;

- при эксплуатации системы обогрева необходимо следить за циркуляцией теплоносителя, температурным режимом котла и теплообменных аппаратов. 

Скорость повышения температуры не должна превышать установленной в инструкции;

- должно обеспечиваться удаление летучих веществ, образующихся при разложении ВОТ в процессе эксплуатации установок;

- необходимо осуществлять контроль пожароопасных свойств в процессе эксплуатации установки обогрева ВОТ. При обогреве ароматизированным маслом температуру вспышки масла следует проверять не реже одного раза в два дня, а температуру самовоспламенения не реже одного раза в месяц;

- во избежание перегрева жидкости, ее разложения и прогара теплообменной поверхности аппаратов, уровень теплоносителя в аппарате должен быть не ниже установленного предела;

- системы обогрева должны быть оборудованы устройствами аварийного слива ВОТ.

---

Глава II. Тепловой и компоновочный расчёты спирального теплообменника

2.1. Определение основных параметров спирального теплообменника
Задание. Произвести тепловой и компоновочный расчеты спирального теплообменника для конденсации насыщенного пара бензола с расходом G_б=1520 кг/час при атмосферном давлении.

Жидкий бензол отводится при температуре конденсации насыщенных паров. Охлаждающий агент - вода с начальной температурой –t_в¹=18⁰С и конечной –t_в¹¹=29⁰C. Термическое сопротивление поверхности теплообмена со стороны бензола – 0,0001м²час*К/ккал, а со стороны воды - 0,0007м²*час*К/ккал. Температура кипения бензола при атмосферном давлении t_к=80,1⁰С, а скрытая теплота парообразования бензола – r=94,5ккал/кг.
Решение.

Больший температурный напор ∆t_б = t_к - t_в¹ = 80,1-21 = 62,1⁰С



Меньший температурный напор ∆t_м = t_к - t_в¹¹ = 80,1-29 = 51,1⁰С

Среднелогарифмический напор

(∆t_б-∆t_м)/ln⁡((∆t_б)/(∆t_м ))

Средняя температура охлаждающей воды

t_в = t_к - ∆t=80,1 - 56 = 24,1⁰С

Тепловая нагрузка (теплопроизводительность)



Здесь:

- скрытая теплота парообразования бензола при атмосферном давлении;

G_б = 1520 кг/час - массовый расход бензола (задано).

Массовый расход охлаждающей воды



Здесь r = 94,5ккал/кг - теплоёмкость воды при средней температуре

t_в = 24,1.

2.2. Тепловой расчет спирального теплообменника

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа По курсу История хореографического искусства.docx

• Жк тасымалдау дегеніміз.docx

• 9, 11ші сыныпоушыларынорытындыаттестаттауадайындаужмысыныжоспарынбекітутуралы Білім туралы.docx

• Этикет приветствий в русском и иностранных языках.docx

• Радченко Павел Александрович.docx