- •Содержание
- •Тема 1. Основные понятия теплообмена 7
- •Тема 2. Теплопроводность 14
- •Тема 7. Теплообмен при фазовых превращениях 64
- •Тема 8. Теплообмен излучением 81
- •Тема 9. Основы теории массообмеНа 102
- •Введение
- •Тема 1. Основные понятия теплообмена
- •1.1 Температурное поле. Изотермическая поверхность.
- •1.2. Градиент температуры
- •1.3. Количество теплоты. Тепловой поток.Удельные тепловые потоки
- •1.4.Элементарные способы передачи теплоты (виды процессов теплообмена)
- •1.5. Сложный теплообмен. Теплоотдача и теплопередача
- •Тема 2. Теплопроводность
- •2.1. Основной закон теории теплопроводности. Закон (гипотеза) Фурье.
- •2.2. Энергетическая форма записи закона Фурье. Коэффициент температуропроводности
- •2.3. Дифференциальное уравнение теплопроводности (дифференциальное уравнение Фурье)
- •2.4. Условия однозначности, необходимые для решения уравнения Фурье
- •2.5. Начальные условия (ну)
- •2.6. Граничные условия (гу)
- •2.7. Методы решения краевой задачи в теории теплопроводности
- •Тема 3. Нестационарная теплопроводность в телах простейшей формы
- •3.1. Математическая формулировка задачи
- •Тема 4. Стационарная теплопроводность
- •4.1 Стационарная теплопроводность в плоской и цилиндрической стенках
- •Тема 5. Теплопередача
- •5.1. Теплопередача через плоскую стенку
- •5.2. Теплопередача через цилиндрическую стенку
- •5.3. Алгоритм расчета теплопередачи через непроницаемые стенки
- •5.4. Единая формула теплопередачи через стенки классической формы
- •5.5. Интенсификация теплопередачи
- •5.6.Тепловая изоляция
- •Тема 6. Конвективный теплообмен в однофазных средах
- •6.1. Основные понятия и определения
- •6.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена
- •6.3. Основные положения теории подобия
- •6.4. Основные критериальные уравнения
- •6.4.1. Конвективная теплоотдача при свободном движении текучей среды
- •6.4.2. Конвективная теплоотдача при вынужденном движении текучей среды в трубах и каналах
- •6.4.3. Конвективная теплоотдача при вынужденном внешнем обтекании тел
- •6.5. Алгоритм расчета коэффициента теплоотдачипо критериальным уравнениям
- •Тема 7. Теплообмен при фазовых превращениях
- •7.1. Теплоотдача при конденсации паров
- •7.2. Теплоотдача при кипении жидкостей
- •Тема 8. Теплообмен излучением
- •8.1. Основные понятия и определения
- •8.2. Тепловое излучение твердых тел
- •8.3. Основные законы излучения абсолютно черного тела (ачт)
- •8.4. Излучение реальных тел. Закон Кирхгофа.
- •8.4. Особенности излучения газов
- •8.5. Расчет результирующего лучистого потока тепла между телами. Экраны
- •Тема 9. Основы теории массообмеНа
- •9.1. Диффузионный пограничный слой
- •9.2. Массопроводность, массоотдача, массопередача
- •9.3 Критериальные уравнения массоотдачи
- •10. Теплообменные аппараты
- •10.1 Общие сведения о теплообменных аппаратах
- •10.1.1. Рекуперативные теплообменники
- •10.1.2. Регенеративные теплообменные аппараты
- •10.1.3. Аппараты смешивающего типа
- •10.2 Расчет теплообменных аппаратов
- •10.2.1. Уравнение теплового баланса. Уравнение баланса массы.
- •10.2.2 Средний температурный напор.
- •10.2.3 Уравнение теплопередачи.
- •10.2.4 Проверочный расчет теплообменного аппарата. Сравнение прямотока с противотоком.
- •10.2.5 Гидравлический расчет аппаратов.
- •10.2.6 Тепловой расчет регенеративных теплообменников
- •10.3 Методики расчет теплообменных аппаратов
- •10.3.1. Математическая модель рекуперативного теплообменного аппарата и алгоритм его поверочного расчета по методу n-e.
- •10.3.2. Основные закономерности процесса испарительного охлаждения воды в градирнях
- •10.3.3. Деаэрация воды
- •Основы процесса
- •Кинетика процесса деаэрации воды
- •Конструктивные особенности термических деаэраторов
- •Список основных обозначений
- •- Число Стантона. Литература
Кинетика процесса деаэрации воды
Кинетика или скорость процесса выделения из воды растворенных в ней газов, он передается степенью отклонения системы от равновесия, т.е. разностью ррр давлений газа над поверхностью воды и в инертной среде (в объеме аппарата), т.е. общие свойства для массообменных аппаратов.
Кроме того на эту скорость влияют:
свойства растворителя (вода),
выделение компонента (О2, СО2, N2) и инертной среды (пара),
величина и форма контакта фаз,
гидродинамические условия.
Выделение каждого газа происходит лишь до тех пор, пока равновесное парциальное давление газа соответствующее его концентрации, в жидкой фазе, превышает парциальное давление этого газа в паровой фазе. Поэтому для более глубокой деаэрации пар должен содержать как можно меньше компонентов воздуха удаляемых из воды.
В деаэрации вследствие ограниченности поверхности контакта фаз и времени соприкосновения с паром, равновесное состояние не достигается. Увеличение поверхности контакта фаз и интерефикацию массообменна приближают проще к равновесному.
При теоретической деаэрации воды, газы выделяются двумя путями:
в результате диффузии
выделение в объеме жидкости мелких газовых пузырьков. (дисперсное выделение газа)
Диффузия происходит в течении всего процесса деаэрации, дисперсное выделение газа из воды начинается с того момента, когда в результате повышения температуры воды достигается насыщение ее удаляемым газом, т.е. меньшая скорость – диффузия – имеет место и при ненасыщенном состоянии..
Относительная насыщенность воды газом характеризуется отношением его фактического содержания к удельно возможному при тех же термических параметрах: ,
где Сн(р,t) – предельная концентрация газа в воде, определяемая по закону Генри.
При <1 вода недонасыщена, при =1 насыщена газом, при >1 – перенасыщена.
В деаэраторе относительная насыщенность воды газом нарастает по пути и движения из-за того, что нагрев воды происходит быстрее, чем выделение (десорбция) газа.
Дисперсное выделение газа происходит как в колонке деаэратора, так и в баке-аккумуляторе.
В следствии того, что в деаэрационной нагрев воды требует меньшей поверхности, чем десорбция, вода на входе в бак-аккумулятор может содержать достаточно большее количество дисперсного кислорода (до 0,1 и более) интенсивность выделения дисперсного кислорода в баке-аккумуляторе значительна и может составлять 40-70% начальной концентрации кислорода в воде, поступающей в бак-аккумулятор.
Деаэраторы ДА и ДП конструктивно не отличаются. выбор давления 0,1-0,12 МПА или 0,3-0,6 МПА зависит от параметров ррр пара и тепловой схемы подготовки воды.
Эффективность процесса деаэрации при увеличении давления в деаэраторе повышается: уменьшается коэффициент абсорбции и возрастает движущая сила десорбции газов, повышается интенсивность диффузии газов.
Вследствие повышения давления в деаэраторе ухудшаются условия работы насоса, установленного после деаэратора, т.к. при работе насоса на более горячей воде возможно ее вскипания на лопатках колеса. Давление в деаэраторе регулируется автоматически.
Эффективность работы деаэратора и качества деаэрированной воды зависит от рода факторов: от расхода деаэрированной воды, давления пара в деаэраторе, гидродинамических характеристик аппарата. Влияние нагрузка видно из рисунка.
Как показали исследования, содержание кислорода в деаэрированной воде изменяется в зависимости от нагрузки в 8-10 раз.
Из условия материального баланса деаэрации: ,
где - расход пара на деаэрацию воды, т.е. на нагрев до температуры насыщения.
Обычно принимают Gвып=0,002GДВ
и тогда ,
где Gд.в – расход деаэрированной воды, ts , tWH – температура насыщения и начальная температура воды; r, Сw – теплота парообразавания греющего пара (теплота конденсации) и удельная теплота воды.
В тоже время количество пара поступающего в объем деаэратора, зависит от разности давлений в деаэратор и источника ,
где - коэффициент расхода; F – площадь проходного сечения подводного паропровода; РП , РД – давление в источнике и в деаэраторе.