Основы расчета теплообменных аппаратов.

Расчёт теплообменного аппарата может преследовать две цели.

Проверочный расчет проводят, чтобы узнать, как изменятся режимные параметры аппарата при изменении каких-либо начальных условий. Например, понижение температуры горячего теплоносителя на входе в аппарат неизбежно приведет к понижению температуры подогреваемого раствора на выходе. Чтобы этого не случилось, придется изменить производительность аппарата. Насколько уменьшится производительность аппарата в новых условиях, покажет проверочный расчет. Проектный расчет выполняют при проектировании нового аппарата, оптимально решающего задачу в поставленных условиях. Оба расчета используют одни и те же уравнения и различаются только в последовательности выполнения.

Проектный расчет теплообменного аппарата можно разделить на следующие этапы:

а) тепловой расчет — определение необходимой площади поверхности теплообмена;

б) конструктивный расчет — определение основных геометрических размеров аппарата и входящих в него узлов и деталей, включая расчеты на прочность;

в) гидравлический расчет — определение потерь напора при прохождении теплоносителей через аппарат. Если это необходимо, подбор насоса, обеспечивающего заданную скорость движения теплоносителя;

г) расчет тепловой изоляции;

д) расчет экономической эффективности.

В задании на проектирование обычно устанавливают производительность аппарата по нагреваемому или охлаждаемому продукту G2 кг/с, его начальную и конечную температуры t2ни t2к. Указывают также вид горячего или холодного теплоносителя и его начальные параметры. Если задание предполагает возможность выбора теплоносителя, следует проводить независимо расчет для каждого теплоносителя отдельно, а из полученных результатов выбрать наиболее экономичный вариант.

Как пример рассмотрим подробно последовательность прове­рочного расчета теплообменного аппарата. Пусть требуется установить коэффициент теплопередачи для одноходового кожухотрубного теплообменника, используемого для подогрева сахарного раствора концентрацией х % (по массе), в количестве G2 кг/с, от начальной температуры t2н до температуры t2к. В качестве горячего теплоносителя используют сухой насыщенный пар давлением p, Па. В аппарате установлены п латунных труб длиной 1 м с наружным и внутренним диаметром dн/dв м. Пар подается в межтрубное пространство. Конденсат из аппарата отводится при температуре конденсации. Процесс теплопередачи можно считать установившимся. Рассмотрим последовательно все этапы расчета.

1. Расчет коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам трубок.

Топливо.

ТОПЛИВО — группа горючих веществ, применяемых для выделения энергии, изначально тепловой. Понятие более общее нежели горючее ископаемое, потому как включает в себя и древесину. В широком смысле — один из видов потенциальной энергии, энергоноситель.

ТВЕРДЫЕ ТОПЛИВА
Древесина, древесная щепа, древесные пеллеты, Горючий сланец, Сапропель, Торф, Уголь, Битуминозные пески, Порох, единения азота, Твердое ракетное топливо

ЖИДКИЕ ТОПЛИВА

Просты в транспортировке, но при этом велики потери при испарении, разливах и утечках, Нефтяные топлива, Мазут, Дизельное, топливо (Газойль, Соляровое масло), Керосин, Лигроин, Бензин, Газолин, Масла, Сланцевое масло
Отработавшее машинное масло, Растительные (Рапсовое, Арахисовое) или животные масла (жиры), Спирты, Этанол, Метанол, Пропанол, Жидкое ракетное топливо, Эфиры, (изомеры) спиртов, Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), Диметиловый эфир (ДМЭ)
жирных кислот, Этерифицированные растительные масла (Биодизель), Эмульсии, Водотопливная эмульсия, Этиловый спирт в бензинах, Масла в бензинах, Синтетические топлива, производимые на основе процесса Фишера-Тропша, Из угля (CTL)
Из биомасса (BTL)
Из природного газа (GTL)

ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА

Еще более транспортабельны, при этом еще большие потери, а также при нормальных условиях ниже энергетическая плотность
Пропан, Бутан, Метан, Природный газ, Метан угольных пластов, Рудничный газ, Болотный газ, Биогаз, Лэндфилл-газ, Гидрат метана
Водород, Cжатый (компримированный) природный газ (CNG), Продукты газификации твердого топлива,
Угля - (синтез, генераторный, коксовый) газы, возможна подземная газификация углей
Древесины
Смеси
Пропан-бутановая смесь (LPG)
Смесь водорода и природного газа (HCNG)

ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ, РАСТВОРЫ
Аэрозоли, Угольная пыль, Алюминиевая, магниевая пыль, Пены, Газодизель (смесь природного газа с дизельным топливом), Смесь водорода с бензином, Суспензии, Водонитратное топливо ("жидкий порох")

НЕ ТИПИЧНЫЕ ТОПЛИВА

Ядерное топливо, Термоядерное топливо, Ракетное топливо

Основы горения топлива.

Карбюратор предназначен для приготовления топливовоздушной смеси требуемого состава в зависимости от режима работы двигателя и внешних условий и для регулирования количества смеси с целью изменения параметров двигателя.

Известно, что для полного сгорания 1 кг бензина теоретически требуется около 15 кг воздуха. Однако на практике количество воздуха, действительно приходящегося на 1 кг топлива, бывает больше или меньше. Качество топливовоздушной смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха а, который показывает отношение действительного количества воздуха GД, вводимого в смесь на 1 кг топлива, к теоретически необходимому GТ:

Если на 1 кг бензина вводится 15 кг воздуха, то

.

Такая смесь называется нормальной.

Если на 1 кг бензина вводится 20 кг воздуха, то

смесь бедная.

Если на 1 кг бензина вводится менее 15 кг воздуха, например 12, то

смесь богатая.