Теплотехническое оборудование
Любое здание промышленное или коммунальное предприятие является потреблением энергии в виде теплоты. Разнообразные процессы, связанные с потреблением теплоты без ее превращения в другие виды энергии, можно по назначению расходуемой теплоты отнести к двум основным категориям:
1. Потребление теплоты для коммунально-бытовых нужд, т.е. для обеспечения комфортных условий труда и быта в жилых, общественных и производственных помещениях;
2. Потребление теплоты для технологических нужд, т.е. для обеспечения выпуска промышленной или сельскохозяйственной продукции.
Теплообменный или теплоиспользующий аппарат является одним из наиболее распространенных и важных элементом энергетических, коммунально-бытовых и технологических установок. Любые преобразования энергии из одного вида в другой, а также передача энергии от одного аппарата либо машины к другому сопровождаются переходом некоторой части всех видов энергии в тепловую. Поэтому практически во всех машинах и аппаратах теплообмен имеет важное значение.
На теплоиспользующие аппараты приходится значительная доля капиталовложений в энергетические, коммунально-бытовые и технологические установки, а также приходиться значительная доля эксплуатационных расходов энергетических, коммунально-бытовых и технологических установок. Амортизационные отчисления, расходы на уход, осмотр и ремонт теплоиспользующих аппаратов и установок часто выше, чем для оборудования других категорий.
Теплообменные аппараты, как и другие элементы энергетических, коммунально-бытовых и технологических установок работают в условиях переменного режима. Однако, эксплуатационные, статические и динамические характеристики теплообменных аппаратов зависят не только от изменения расходных режимов и технологических параметров потоков, но и от таких факторов, как накопление загрязнений, накипи, сажи, смол на стенках труб, появлений коррозии и др., которые в свою очередь зависят от времени.
Поэтому расчет, проектирование, конструирование и эксплуатация теплоиспользующего оборудования должны производиться с учетом большой сложности происходящих в нем процессов, а также значительного влияния параметров процесса теплообмена на технико-экономические показатели соответствующих установок.
Теплоиспользующие аппараты имеют весьма многообразное назначение. Вместе с тем они должны отвечать определенным общим требованиям, которые являются исходными при проектировании аппаратов. К этим требованиям относятся: высокая тепловая производительность и экономичность в работе; обеспечение заданных технологических условий процесса и высокого качества готового продукта (для технологических установок); обеспечение мер по защите окружающей среды; простота конструкции, дешевизна материалов и изготовления, компактность и малая масса аппарата; удобство монтажа, доступность и быстрота ремонта, надежность в работе, длительный срок службы; соответствие требованиям охраны труда, государственным стандартам, ведомственным нормам и правилам Госгортехнадзора.
Выполнение каждого из этих требований достигается определенными приемами и методами.
Высокая тепловая производительность теплоиспользующего аппарата определяется многими факторами, в первую очередь интенсивным теплообменом, высокой теплопроводностью материала, малым заносом поверхностей теплообмена, своевременной продувкой и промывкой внутренних полостей аппарата, поддержанием оптимального режима работы. Экономичность работы аппарата может быть достигнута малыми затратами энергии на прокачивание теплоносителей, минимальным уносом технологического продукта с продувочными газами и промывочными водами, удлинением межремонтных кампаний, максимальной механизацией и автоматизацией обслуживания. Заданные технологические условия процесса (температура, давление, химический состав и концентрация среды, время технологической обработки) и высокое качество продукции обеспечиваются выбором оптимальных температур теплоносителей, правильным расчетом поверхности теплообмена, подбором надлежащих конструкционных материалов, не вступающих в химическое взаимодействие со средой, выбором наивыгоднейших скоростей теплоносителей, строгой цикличностью или непрерывностью процесса т удобством его регулирования. простота конструкции, дешевизна, компактность и малый вес аппарата, формы поверхности теплообмена, стоимостью конструкционных материалов, степенью сложности основных деталей и узлов. Удобство монтажа и ремонта, а также надежность в работе и длительный срок службы определяются в первую очередь удачной конструкцией аппарата, высокой точностью расчетов на прочность и технологических расчетов, типизацией деталей и узлов и наличием их минимального запаса, соблюдением графиков и высоким качеством осмотров, испытаний и ремонтов.
Проектируемый аппарат должен отвечать достижениям науки и техники в области теории теплообмена, гидродинамики, новых конструкционных материалов и технической эстетики.
При конструировании аппаратов не следует применять большое число типоразмеров даже стандартных деталей, узлов или марок материалов, это упрощает изготовление и ремонт оборудования.
Перечисленные выше требования и условия не исчерпывают всех факторов, имеющих важное значение при проектировании теплоиспользующей аппаратуры. Однако даже краткий перечень говорит об их многообразии. Поэтому все требования выполнить невозможно. Максимально полное выполнение этих противоречивых требований и составляет основу рационального конструирования теплоиспользующих аппаратов и установок.
Конструкции и размеры любого теплоиспользующего аппарата не являются случайными, а вытекают из требований, которым он должен удовлетворять в работе, и условий его изготовления. Производительность по готовому или исходному материалу, свойства и параметры теплоносителей и конструкционные материалы определяют размеры аппарата. Давление и температура обрабатываемых веществ, характер и степень динамичности нагрузки, конфигурация напряженных элементов определяют конструкцию и размеры деталей и прочность аппарата. Технология изготовления, определяемая технической оснащенностью завода-изготовителя, и серийность изделия влияют на форму, толщину стенок, эстетичность, надежность и стоимость аппарата.
Во всех случаях выбора или проектирования теплоиспользующего аппарата следует иметь в виду, что аппараты периодического действия почти всегда уступают аппаратам непрерывного действия. Последние более производительны, имеют меньшие тепловые потери, обеспечивают более высокое качество готового продукта и удобны в отношении применения автоматизации.
В выборе конструкции теплоиспользующего аппарата определяющими являются обычно масса, объём и длина аппарата.
Снижение массы аппарата при проектировании имеет важное значение в экономии расхода конструкционных материалов. Нередко снижение массы улучшает динамические характеристики теплоиспользующего аппарата. Для всех установок, монтируемых на локомотивах, кораблях, самолетах и передвижных установках, снижение массы аппарата является одной из главнейших задач при проектировании.
Объём и длина аппарата имеют важное значение при его компоновке и конкретных технологических или коммунально– бытовых схемах теплоиспользующих установок.
Учитывая все вышесказанное, можно утверждать, что рациональный подход к конструированию теплоиспользующих аппаратов и установок позволит повысить эффективность их работы и тем самым сэкономить значительные государственные средства.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Теплообменники
Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для обмена теплом между греющей и. обогреваемой рабочими средами. Последние в ряде случаев называются теплоносителями.
Необходимость передачи тепла от одного теплоносителя к другому возникает во многих отраслях техники: в энергетике, в химической, металлургической, нефтяной, пищевой и других отраслях промышленности.
Тепловые процессы, происходящие в теплообменных аппаратах, могут быть самыми разнообразными: нагрев, охлаждение, испарение, кипение, конденсация, плавление, затвердевание и более сложные процессы, включающие в себя несколько из перечисленных. В процессе теплообмена может участвовать несколько теплоносителей: тепло от одного из них может передаваться нескольким и от нескольких одному.
Классификация теплообменных аппаратов:
1) по назначению: подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т. п.;
2) по принципу действия: поверхностные и смесительные.
Независимо от принципа действия теплообменные аппараты, применяющиеся в различных областях техники, как правило, имеют свои специфические названия. Эти названия определяются технологическим назначением и конструктивными особенностями. Однако с теплотехнической точки зрения все аппараты имеют одно назначение - передачу тепла от одного теплоносителя к другому или между поверхностью твердого тела и движущимся теплоносителем. Последнее определяет те общие положения, которые лежат в основе теплового расчета теплообменного аппарата.
В аппаратах поверхностного типа теплоносители ограничены твердыми стенками, частично или полностью участвующими в процесс теплообмена между ними. Поверхностью нагрева называется часть поверхности этих стенок, через которую передаете тепло.
Рекуперативными называются такие теплообменные аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями происходи через разделительную стенку. При теплообмене в аппаратах такого типа тепловой поток в каждой точке поверхности разделительной стенки сохраняет постоянное направление.
Регенеративными называются такие теплообменные аппараты, в которых два или большее число теплоносителей попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. Во время соприкосновения с различными теплоносителями поверхность нагрева или получает тепло или аккумулируем его, а затем отдает, или, наоборот, сначала отдает аккумулированное тепло охлаждается, а затем нагревается. В разные периоды теплообмена (нагрев или охлаждение поверхности нагрева) направление теплового потока в каждой точке поверхности нагрева изменяется на противоположное.
В большинстве рекуперативных теплообменников тепло передается непрерывно через стенку от теплоносителя к другому теплоносителю.
Такие теплообменники называются теплообменниками непрерывного действия. Теплообменники, в которых периодически изменяются подача и отвод теплоносителей, называются теплообменниками периодического действия. Большинство регенеративных теплообменников работает по принципу периодического действия. Разные теплоносители поступают в них в различные периоды времени. Теплообменники такого типа могу работать и непрерывно. В этом случае вращающаяся насадка (или стенка) попеременно соприкасается с потоками разных теплоносителей и непрерывно переносит тепло из одного потока в другой.
Ротор 1 разделён на секции 2, в каждой из которых размещается пакет из проволочной сетки. Эквивалентный диаметр отверстия в проволочной насадке составляет десятые доли миллиметра.
Объем теплообменника с помощью стенок и уплотняющих устройств 3 разделен на две полости, через одну из которых протекает горячий теплоноситель (газ), через другую - холодный. Уплотнения имеются также и на торцевой части ротора. Во время работы теплообменника вследствие вращения ротора нагретые элементы насадки непрерывно переходят из полости горячего в полость холодного газа, а охладившиеся элементы - наоборот. Скорость вращения ротора составляет обычно 6-15 об/мин. Теплообменники такого типа обладают высокой компактностью, но при разных давлениях теплоносителей перетекание газа из одной полости в другую в местах уплотнения существенно снижает их эффективность. Поэтому при неодинаковых давлениях теплоносителей эффективность теплообменника такой схемы во многом зависит от качества уплотнения между его полостями.
Смешивающими называются такие теплообменные аппараты, в которых тепло- и массообмен происходит при непосредственном контакте и смешении теплоносителей. Поэтому смешивающие теплообменники иногда называют контактными. Наиболее важным фактором в рабочем процессе смешивающего теплообменного аппарата является поверхность соприкосновения теплоносителей. Для увеличения поверхности теплообмена на пути движения теплоносителей размещают насадку. Подробно конструкции теплообменных аппаратов такого типа будут рассмотрены далее.
В качестве теплоносителей в зависимости от назначения производственных процессов могут применяться самые разнообразные газообразные, жидкие и твердые вещества.
С точки зрения технической и экономической целесообразности их применения теплоносители должны обладать следующими качествами:
1. Иметь достаточно большую теплоту парообразования, плотность и теплоемкость, малую вязкость. При таких характеристиках теплоносителей обеспечивается достаточная интенсивность теплообмена и уменьшаются их массовые и объемные количества, необходимые для заданной тепловой нагрузки теплообменного аппарата. Необходимо также, чтобы теплоносители имели высокие температуры при малых давлениях, что способствует установке относительно небольших поверхностей теплообмена.
2. Иметь необходимую термостойкость и не оказывать неблагоприятного воздействия на материалы аппаратуры. Теплоносители должны быть химически стойкими и неагрессивными даже при достаточно длительном воздействии высоких температур. Желательно, чтобы теплоносители не давали в процессе работы отложений на поверхность теплообмена, так как отложения понижают коэффициент теплоотдачи и теплопроизводительность оборудования.
3. Быть недорогими и достаточно доступными в отечественных ресурсах. Дорогостоящие или малодоступные вещества увеличивают капитальные затраты и эксплуатационные расходы, что иногда приводит к явной нецелесообразности применения их с экономической точки зрения.
При выборе теплоносителей необходимо в каждом отдельном случае детально учитывать их термодинамические и физико-химические свойства, а также технико-экономические показатели.
Водяной пар как греющий теплоноситель получил больше распространение вследствие ряда своих достоинств:
1. Высокие коэффициенты теплоотдачи при конденсации водяного пара позволяют получать относительно небольшие поверхности теплообмена.
2. Большое изменение энтальпии при конденсации водяного пара позволяет расходовать малое его весовое количество для передачи сравнительно больших количеств тепла.
3. Постоянная температура конденсации при заданном давлении дает возможность наиболее просто поддерживать постоянный режим и регулировать процесс в аппаратах.
Основным недостатком водяного пара является значительное повышение давления в зависимости от температуры насыщения. Обогрев паром применяет в процессах нагревания, происходящих при умеренных температур (порядка 60-150 °С).
Наиболее употребляемое давление греющего пара в теплообменниках составляет от 0,2 до 1,2 МПа. Для высоких температур теплообменники с паровым обогревом получаются очень тяжелыми и громоздкими по условиям обеспечения прочности, имеют толстые фланцы и стенки весьма дороги и поэтому применяются редко.
Горячая вода получила большое распространение в качестве греющего теплоносителя, особенно в отопительных вентиляционных установках. Подогрев воды осуществляется в специальных водогрейных котлах, производственных технологических агрегатах (например, в печах) или водонагревательных установках ТЭЦ и котельных. Горячую воду как теплоноситель можно транспортировать по трубопроводам на значительные расстояния (на несколько километров). Однако горячая вода, поступающая от тепловых сетей, как греющий теплоноситель производственных теплообменников используется редко, поскольку в течение отопительного сезона при качественном регулировании отпуска тепла температура ее непостоянна и изменяется от 70 до 150 °С.
Дымовые и топочные газы как греющая среда применяются обычно на месте их получения для непосредственного обогрева промышленных изделий и материалов, если физико-химические характеристики последних не изменяются при загрязнении сажей и золой. Если по условиям эксплуатации загрязнение обрабатываемого материала недопустимо, дымовые газы направляются в рекуперативный теплообменник, где отдают свое тепло воздуху, а последний нагревает обрабатываемый материал.
Достоинством топочных газов является возможность нагрева ими материала до весьма высоких температур, которые требуются иногда по технологическим условиям производства. Но это достоинство не всегда может быть использовано, потому что вследствие трудности регулировки возможны перегрев материала и ухудшение его качества; с другой стороны, по условиям техники безопасности не всегда можно пользоваться огневым обогревом. Высокая температура топочных газов приводит к большим тепловым потерям. Газы, покидающие топку с температурой выше 1000 °С, доходят до потребителя с температурой не выше 700 °С, так как осуществить удовлетворительную термоизоляцию при таком высоком уровне температур достаточно трудно.
Недостатки дымовых и топочных газов как греющей среды:
1. Малая плотность газов влечет за собой необходимость получения больших объемов для обеспечения достаточной теплопроизводительности, а последнее приводит к созданию громоздких трубопроводов.
2. Вследствие малой удельной теплоемкости газов их необходимо подавать в аппараты в большом количестве с высокой температурой;
последнее обстоятельство вынуждает применять огнеупорные материалы для трубопроводов. Прокладка таких газопроводов, а также создание запорных и регулирующих приспособлений по тракту течения газа представляют большие трудности.
3. Вследствие низкого коэффициента теплоотдачи со стороны газов теплоиспользующая аппаратура должна иметь большие поверхности нагрева и поэтому получается весьма громоздкой.
Классификация поверхностных теплообменных аппаратов по отдельным группам.
Кожухотрубчатые теплообменники представляют собой аппараты, выполненные из пучков труб, скрепленных при помощи трубных решеток (досок) и ограниченных кожухами и крышками с патрубками.
Трубное и межтрубное пространства в аппарате разобщены, а каждое из них может быть разделено перегородками на несколько ходов. Перегородки предназначены для увеличения скорости и, следовательно, коэффициента теплоотдачи теплоносителей. Теплообменники этого типа предназначаются для теплообмена: между различными жидкостями, между жидкостями и паром, между жидкостями и газами. Они применяются в случаях, когда требуется большая поверхность теплообмена.
Применяются типовые конструкции кожухотрубчатых теплообменников.
При нагреве жидкости паром в большинстве случаев пар вводится в межтрубное пространство, а нагреваемая жидкость протекает по трубкам. В кожухотрубчатых теплообменниках проходное сечение межтрубного пространства в 2-3 раза больше проходного сечения внутри труб. Поэтому при одинаковых расходах теплоносителей, имеющих одинаковое агрегатное состояние, скорости теплоносителя в межтрубном пространстве более низкие и коэффициенты теплоотдачи на поверхности межтрубного пространства невысокие, что снижает коэффициент теплопередачи в аппарате. Теплопередающая поверхность аппаратов может составлять от нескольких сотен квадратных сантиметров до нескольких тысяч квадратных метров.
Корпус (кожух) кожухотрубчатого теплообменника представляет собой цилиндр, сваренный из одного или нескольких стальных листов. Кожухи различаются главным образом способом соединения с трубной решеткой и крышками. Толщина стенки кожуха определяется максимальным давлением рабочей среды и диаметром аппарата, но не делается тоньше 4 мм. К цилиндрическим кромкам кожуха привариваются фланцы для соединения с крышками или днищами. На наружной поверхности кожуха привариваются патрубки и опоры аппарата.
Трубки кожухотрубчатых аппаратов изготовляют прямыми или изогнутыми (U-образными) диаметром от 12 до 57 мм. Материал трубок выбирается в зависимости от среды, омывающей ее поверхность. Применяются трубки из стали, латуни и из специальных сплавов.
Крышки кожухотрубчатых аппаратов имеют форму плоских плит, конусов, сфер, а чаще всего выпуклых или вогнутых эллипсов.
Секционные теплообменники представляют собой разновидность трубчатых аппаратов, состоят из нескольких последовательно соединенных секций, каждая из которых представляет собой кожухотрубчатый теплообменник с малым числом труб и кожухом небольшого диаметра (рис. 1.3).
В секционных теплообменниках при одинаковых расходах жидкостей скорости движения теплоносителей в трубах и межтрубном пространстве почти равновелики, что обеспечивает повышенные коэффициенты теплопередачи по сравнению с обычными трубчатыми теплообменниками. Простейшим из этого типа теплообменников является теплообменник "труба в трубе": в наружную трубу вставлена труба меньшего диаметра. Все элементы аппарата соединены сваркой.
Недостатки секционных теплообменников: высокая стоимость единицы поверхности нагрева, так как деление ее на секции вызывает увеличение количества наиболее дорогих элементов аппарата - трубных решеток, фланцевых соединений, переходных камер, компенсаторов и т. д.; значительные гидравлические сопротивления вследствие различных поворотов и переходов вызывают повышенный расход электроэнергии на привод прокачивающего теплоноситель насоса.
Кожухи серийных секционных теплообменников изготовляют из труб длиной до 4 м, внутренним диаметром от 50 до 305 мм. Число труб в секции от 4 до 151, поверхность нагрева от 0,75 до 26 м2, трубы латунные диаметром 16/14 мм.
Спиральные теплообменники состоят их двух спиральных каналов прямоугольного сечения, по которым движутся теплоносители 1 и 2.
Каналы образуются металлическими листами, которые служат поверхностью теплообмена. Внутренние концы спиралей соединены разделительной перегородкой. Для обеспечения жесткости конструкции и фиксирования расстояния между спиралями приваривают бобышки. Спирали изготовляют так, что торцы листов лежат в одной плоскости. С торцов спирали закрывают крышками и стягивают болтами. Для лучшей герметизации и устранена перетекания теплоносителей между крышками и листами по всему сечению теплообменника помещают прокладку из резины, паранита асбеста или мягкого металла. Спиральные теплообменники выполняются горизонтальными и вертикальными; часто их устанавливают блоками по два, четыре и восемь аппаратов.
Горизонтальные спиральные теплообменники применяют для теплообмена между двумя жидкостями. Для теплообмена между конденсирующимся паром и жидкостью используют вертикальные спиральные теплообменники; такие теплообменники применяют в качестве конденсаторов и паровых подогревателей для жидкости.
Достоинства спиральных теплообменников: компактность (большая поверхность теплообмена в единице объема, чем у многоходовых трубчатых теплообменников) при одинаковых коэффициентах тепле передачи и меньшее гидравлическое сопротивление для прохода тег поносителей.
Недостатки: сложность изготовления и ремонта и пригодность работы под избыточным давлением не свыше 1,0 МПа.
Пластинчатые теплообменники имеют плоские поверхности теплообмена. Обычно такие теплообменники применяю для теплоносителей, величины коэффициентов теплоотдачи которых одинаковы.
Недостатками изготовлявшихся до недавнего времени пластинчатых теплообменников являлась малая герметичность и незначительные перепады давлений между теплоносителями.
В последнее время изготавливаются компактные разборные пластинчатые теплообменники, состоящие из штампованных металлических листов с внешними выступами, расположенными в коридорном или шахматном порядке; такие конструкции применяются для теплообмена между жидкостями и газами и работают при перепадах давлений до 12 МПа.
Пленочные конденсаторы поверхностного типа применяются в холодильных и других промышленных установках. В вертикальных конденсаторах пары аммиака (или другого вещества) поступают в межтрубное пространство и конденсируются на внешней поверхности вертикальных труб, имеющих длину 3-6 м;
Охлаждающая вода поступает в бак, дном которого является верхняя трубная решетка, и из него стекает по внутренней поверхности трубе (в виде пленки).
Достоинством пленочных конденсаторов является более интенсивный теплообмен и пониженный расход охлаждающей воды.
Ребристые теплообменники применяются в тех случаях, когда коэффициент теплоотдачи для одного из теплоносителей значительно ниже, чем для второго. Поверхность теплообмена со стороны теплоносителя с низким коэффициентом теплоотдачи увеличивают по сравнению с поверхностью теплообмена со стороны другого теплоносителя. В таких аппаратах поверхность теплообмена имеет на одной стороне ребра различной формы.
Оросительные теплообменники состоят из змеевиков, орошаемых снаружи жидким теплоносителем (обычно водой) и применяются главным образом в качестве холодильников или конденсаторов. Змеевики выполняют из прямых горизонтальных труб, расположенных друг над другом и последовательно соединенных между собой сваркой или на фланцах. Орошающая вода подается на верхнюю трубу, стекает с нее на нижележащую трубу и, пройдя последовательно по поверхности всех труб, стекает в поддон, расположенный под холодильником. Около 1-2% общего количества орошающей воды обычно испаряется. Вследствие сильного испарения орошающей воды оросительные холодильники обычно устанавливают на открытом воздухе.
Испарители и парообразователи широко применяются для уменьшения и восполнения потерь конденсата, а также во многих технических процессах. Паропреобразователи вырабатывают пар пониженного давления на греющем паре более высокого давления, сохраняя при этом конденсат. Испарители применяются на электростанциях для восполнения потерь конденсата.
Погружные теплообменники состоят из змеевиков, помещенных в сосуд с жидким теплоносителем. Другой теплоноситель движется внутри змеевиков. При большом количестве этого теплоносителя для сообщения ему необходимой скорости применяют змеевик из нескольких параллельных секций.
Устройство
При конвективной сушке окрашенные поверхности изделия нагреваются в результате контакта с горячим циркулирующим воздухом. В наиболее простой по конструкции сушильной камере свежий воздух, проходя через нагревательное устройство, называемое калорифером, нагревается, поступает в камеру, отдает часть тепла окрашенной поверхности и вентилятором удаляется из камеры. Работа такой сушильной камеры малоэкономична: горячий воздух используется не полностью, много тепла уносится в воздуховод.
Сушильная камера, в которой нагретый в калорифере воздух из сушильной камеры вентилятором снова направляется по воздухопроводу в калорифер, дополнительно подогревается и повторно поступает в сушильную камеру. Процесс, при котором один и тот же объем воздуха повторяет путь свой несколько раз, называется рециркуляцией. После нескольких проходов через сушильную камеру воздух постепенно насыщается парами растворителя, поэтому часть загрязненного воздуха удаляется, а взамен через фильтр, установленный на всасывающем воздухопроводе, засасывается свежий воздух. Удалять насыщенный парами растворителя воздух необходимо потому, что пары растворителя в определенных соотношениях с воздухом образуют взрывоопасные смеси.
При недостаточной подаче свежего воздуха процесс высыхания замедляется из-за недостатка кислорода, а на поверхности окрасочного слоя образуется тонкая оболочка, препятствующая улетучиванию растворителя, что ухудшает и удлиняет процесс сушки. Количество удаляемого и свежего поступающего воздуха регулируется заслонками или дроссельными клапанами.
Конвективные сушильные камеры подразделяют на камеры тупикового типа периодического действия и проходного типа непрерывного действия (туннельные). Камеры тупикового типа периодического действия применяются в единичном и мелкосерийном производстве, изделия в них сушатся в неподвижном положении.
Мелкие изделия в этом случае располагаются на многоярусных тележках-этажерках, средние изделия -- на тележках-платформах. Самоходные изделия или тяжелые изделия, погруженные на тележках, вводят в камеры по рельсовому пути. Для сушки в подвешенном положении изделия подают в камеру по подвесному монорельсу.
В массовом и крупносерийном производстве применяют сушильные камеры проходного типа непрерывного действия, в которых изделия перемещаются на конвейерах непрерывно или периодически через определенные промежутки времени, а загрузка и выгрузка изделий осуществляется без остановки работы камеры.
Камеры проходного типа могут быть одноходовыми (с одним коридором) или многоходовыми, т. е. имеющими несколько коридоров с трассами конвейера в прямом и обратном направлениях. В многоходовых камерах движение воздуха относительно движения изделий изменяется несколько раз, что способствует более равномерному процессу сушки, чем в одноходовых камерах.
В многоходовых камерах оптимальный режим сушки возможно обеспечить устройством двух продольных перегородок, разделяющих камеру на три зоны. В первую зону, предназначенную для нагревания изделий и испарения основной части растворителя, подается наибольшее количество горячего свежего воздуха. Во второй, основной зоне, предназначенной для формирования лакокрасочной пленки, достигается максимальная температура, разница между температурами входящего и выходящего воздуха здесь минимальная. Третья зона предназначена для досушки и частичного охлаждения окрашенных изделий. Она предусмотрена для того, чтобы постепенно снижать температуру изделий, движущихся к выходу камеры. В эту зону горячий воздух не подается, а поступает холодный воздух из цеха через проемы камеры. Обычно горячий воздух подается в нижнюю зону камеры, а охлажденный отсасывается из верхней зоны. Разность температур между горячим и удаляемым охлажденным воздухом должна быть 5--10° С.
В целях экономии производственной площади на заводах массового производства иногда устанавливают двухэтажные сушильные камеры.
Вентиляторы, электродвигатели и калориферы устанавливают вне камеры на металлических площадках или на полу. С целью сокращения теплопотерь и снижения уровня шума, создаваемого вентиляторами, последние, как и калориферы, устанавливают иногда внутри камеры, но электродвигатели вентиляторов устанавливают с наружной стороны камеры и соединяют с вентиляторами клиноременной передачей. Размещение вентиляторов внутри камер увеличивает ширину последних и усложняет обслуживание вентиляторов.
При непрерывном движении конвейера в торцовых проемах камер устраивают тамбуры и воздушные завесы, чтобы холодный воздух из цеха не попадал в камеру. При периодическом движении конвейера с изделиями в торцовых проемах устанавливают автоматически раскрывающиеся двери. Калориферы для нагревания воздуха могут быть паровые и электрические.
Конвективные сушильные камеры обеспечивают высокую равномерность нагрева, но неэкономичны: только незначительная часть тепла расходуется на сушку окрашенных изделий, значительное количество тепла расходуется на нагрев стен и воздуха камеры, транспортных средств, теряется с воздухом, выбрасываемым наружу. Кроме того, в связи с вводом в действие различных автоматических линий продолжительность сушки (1--3 ч) не может удовлетворять требованиям производства и нуждается в дальнейшем сокращении.
Наиболее экономичными сушильными установками являются бескалориферные; в них процесс сушки осуществляется непосредственно смесью продуктов сгорания, образующейся в результате сжигания в газовой печи природного газа.
Сушильная установка такого типа представляет собой тоннель, разделенный продольной перегородкой на две секции. Тоннель приподнят над уровнем пола, а пол входных и выходных тамбуров сделан наклонным и смонтирован так, что верхняя кромка открытых проемов находится ниже уровня пола тоннеля. Этим создается тепловая завеса, через которую холодный воздух из цеха не может попадать в сушильную зону. В тамбурах также осуществляется предварительный подогрев лакокрасочного покрытия и охлаждение окрашенного изделия после сушки. Сушильная камера снабжена восемью вентиляционными установками с камерами смешения, в которых продукты сгорания газа, засасываемые вентиляторами, смешиваются со свежим воздухом и подаются в сушильную камеру. Отработавший воздух и выделяющиеся с окрашенных поверхностей пары растворителя отсасываются вентилятором в специальные камеры, проходят через пламя горелки. В результате сгорания паров растворителя воздух снова нагревается и направляется в сушильную зону. Таким образом непрерывная циркуляция воздуха улучшает тепловой баланс сушильной камеры. Часть отработавшего воздуха непрерывно выбрасывается из камеры через воздуховоды.
Сушильные установки такого типа работают экономичнее и дешевле, чем сушильные конвективные установки других типов, и более просты в эксплуатации.
Температуру в таких установках можно поддерживать выше, чем в других сушильных установках (до 180--200° С), что ускоряет процесс сушки. Недостатки: повышенная пожарная опасность, нельзя использовать для сушки лакокрасочных материалов, не выдерживающих прямого воздействия дымовых газов.
1. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для вузов / А.М.Бакластов и др. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 326 с.
2. Бакластов А.М., Удыма П.Г., Горбенко В.А. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок. - М.: Энергоиздат, 1981. - 336 с.
3. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / под ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина-2-е изд., перераб. -М.: Энергоатомиздат, 1991.-588 с.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л.: Химия, 1976. - 552 с.
5. Промышленные поверхностные теплообменные аппараты. Сборник задач / В.В.Майоров, ВГТУ. Воронеж, 1997. - 95 с.
6. Промышленные выпарные аппараты и установки. Сборник задач / В.В.Майоров, ВГТУ. Воронеж, 1999. - 91 с.
7. Промышленные ректификационные установки. Сборник задач / В.В.Майоров, ВГТУ. Воронеж, 2001. - 63 с.
8. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под. ред. Ю.И.Дытнерского. - М.: Химия, 1983. - 272 с.
9. Холодильные машины: Справочник / Под ред. А.В.Быкова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 224 с.
10. Майоров В.В. Конструктивный расчет рекуперативных теплообменных аппаратов непрерывного действия: Учебное пособие. - Воронеж, ВПИ, 1978.-114 с.
11. Майоров В.В. Многоступенчатые выпарные установки: Учебное пособие. - Воронеж, ВПИ, 1983. - 86 с.
12. В.В.Портнов. Ректификационные установки. : Учеб. Пособие / А.В.Жучков, В.В. Портнов, А.В. Звягинцева. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2001. 41
Подобные документы
Ребристые, спиральные и витые теплообменные аппараты. Теплообменники с неподвижными трубными решетками, с температурными компенсаторами на кожухе, с плавающей головкой. Аппараты теплообменные с воздушным охлаждением. Теплообменники пластинчатые разборные.
курсовая работа , добавлен 17.10.2014
Применение различных типов электродвигателей во многих отраслях промышленности, в предметах и устройствах, окружающих нас каждый день. Принцип работы однофазного двигателя. Использование трёхфазного двигателя в быту, его недостатки и устройство.
презентация , добавлен 14.02.2016
Упругость водяного пара. Удаление адсорбированного вещества с поверхности адсорбента. Зависимость между влажностью материала и относительной упругостью водяного пара. Диффузия водяного пара через ограждение. Коэффициент паропроницаемости материала.
контрольная работа , добавлен 26.01.2012
Применение теплообменных аппаратов, принцип их действия. Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками, линзовым компенсатором на кожухе, плавающей головкой и U-образными трубами. Конструктивный и проверочный тепловой расчет аппарата.
контрольная работа , добавлен 22.08.2015
Теплообменный аппарат - устройство для передачи теплоты от горячей среды к холодной. Виды и конструкции теплообменных аппаратов, применяемых в котельных. Устройство кожухотрубчатых элементных (секционных) и пластинчатых теплообменников; экономайзеры.
реферат , добавлен 20.11.2012
Горелка - устройство для контролируемого сжигания жидкого, газообразного и пылеобразного топлива. Основные виды газовых горелок. Применение дизельных горелок. Классификация горелок по типу работы. Устройство газовой горелки, принципы ее работы.
реферат , добавлен 01.07.2013
Широкое применение воды и водяного пара в качестве рабочих тел в паровых турбинах тепловых машин, атомных установках и в качестве теплоносителей в различного рода теплообменных аппаратах химико-технологических производств. Характеристика процессов.
реферат , добавлен 25.01.2009
Особенности процесса парообразования. Реальный газ, образующийся при испарении или кипении воды, как рабочее тело в теплотехнике. Виды пара, доля сухого пара во влажном паре. Критическая (удельные объемы пара и жидкости сравниваются) и тройная точки.
презентация , добавлен 24.06.2014
Характеристика и технические параметры тиристора, его разновидности, принцип работы, условное обозначение и применение. Устройство автотрансформатора, принцип его работы. Обслуживание и ремонт электрических двигателей. Чертежи жгутов, кабелей и проводов.
шпаргалка , добавлен 20.01.2010
Автотрансформатор - вариант трансформатора с соединенными напрямую первичной и вторичной обмотками, магнитной и электрической связями; принцип работы, применение. Технические характеристики АТДЦТН-250000/500/110-У1; маркировка, преимущества, недостатки.
Рассмотрены организационные принципы производственной эксплуатации, технического обслуживания, а также современные методы и формы организации ремонта энергетического оборудования с учетом требований новых нормативных правовых актов, выпущенных в последние годы.
Приведены типовые номенклатуры ремонтных работ, уточненные сроки службы, ремонтные нормативы, нормы расхода материалов и запасных частей для всех основных видов электротехнического и теплотехнического оборудования. Особое внимание уделено системе организации ремонта по техническому состоянию оборудования на основе применения современных методов и средств технической диагностики.
Справочник рассчитан на инженерно-технических работников, занятых производственной эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом энергетического оборудования на предприятиях различных отраслей. Может быть использован для подготовки студентов технических вузов и техникумов.
Все права защищены. Никакая часть этой книги не может быть напечатана, переведена на любой язык или воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения издательства.
Общая энергетика: энергетическое оборудование. В 2 ч. Часть 1 2-е изд., испр. и доп. Справочник для
Геннадий Федорович Быстрицкий Учебная литература Бакалавр. Академический курсОбщая энергетика: энергетическое оборудование. В 2 ч. Часть 2 2-е изд., испр. и доп. Справочник для
Геннадий Федорович Быстрицкий Учебная литература Бакалавр. Академический курсКнига является полным справочным материалом по электротехническому и теплотехническому оборудованию. В ней даны основные сведения по промышленным котельным установкам, техническим характеристикам паровых и водогрейных котлов. Представлены типы нагнетательных машин (насосов, вентиляторов и компрессоров), рассмотрены способы регулирования и расчета мощности на валу приводного электродвигателя.
Показаны конструкции теплообменных аппаратов и приведены примеры расчета теплообменников разных типов. Даны систематизированные сведения по эксплуатируемому и новому электрообрудованию, общие сведения о электробезопасности. Справочник состоит из двух частей.
В первой (теплотехнической) части представлено энергосиловое и тепломеханическое оборудование. Во второй (электротехнической) части даны сведения по электрообрудованию напряжением до и выше 1 кВ, а также необходимые справочные материалы по осветительным установкам и электробезопасности.
Электротехника. Справочник. Том 1
В. Л. Лихачев Техническая литература Ремонт. Приложение к журналу «Ремонт и Сервис»Эта книга представляет собой справочник, в первом томе которого, кроме основных сведений по теории электротехники, приведена информация об электротехнических материалах, измерительных приборах и терморегуляторах. Дан обзор теплотехнического оборудования и рекомендации по применению электронагревателей.
Подробно описано светотехническое оборудование и вопросы электроосвещения. Приводятся подробные справочные данные на оборудование, приборы и устройства как прошлых лет выпуска, так и на новое современное, включая справочные данные на широко применяемое в последние годы импортное.
Эта информация будет полезна электромонтерам и электротехническому персоналу. В книге также описываются принципы и правила выполнения электротехнических чертежей. Приведенный материал будет полезен студентам вузов с электротехническими специальностями.
Теоретическая часть книги рассчитана на квалифицированных и стремящихся повышать свой уровень знаний электромонтеров и инженерно-технических работников , занятых эксплуатацией электрооборудования. Большой объем справочной информации, приводимый в книге, делает ее незаменимым пособием в практической деятельности.
Теплоизоляция из каменной ваты
Т. В. Смирнова Техническая литература ОтсутствуетВ настоящем учебном пособии приведены общие сведения о теплоизоляционных строительных материалах; истории развития и технологии производства минераловатных теплоизоляционных материалов и изделий на основе каменных расплавов из изверженных горных пород; номенклатуре теплоизоляционных материалов на основе каменной ваты; тепловой изоляции строительных ограждающих конструкций зданий, трубопроводов и промышленного оборудования с применением теплоизоляционных материалов из каменной ваты; физико-технических основах проектирования теплозащиты зданий и сооружений; основах теплотехнических расчетов ограждающих конструкций зданий, трубопроводов и промышленного оборудования.
Для студентов высших учебных заведений строительного профиля, может быть полезно преподавателям, аспирантам, работникам строительных и проектных организаций, служб эксплуатации зданий и сооружений, предприятий по производству теплоизоляционных материалов.
Архитектурно-строительные конструкции
А. С. Лычёв Техническая литература ОтсутствуетОписаны основные архитектурно-строительные конструкции, которые используются при проектировании жилых, промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий. Приведено также описание строительных конструкций, сопряженных с инженерным оборудованием зданий.
Кроме того, дано представление о процессе организации проектирования строительных объектов и об общих правилах проектирования и об конструирования. Изложены методики теплотехнического, звукоизоляционных и светотехнического расчётов. Составной частью пособия является словарь архитектурно-строительных конструкций.
Для студентов различных строительных специальностей, изучающих вопросы проектирования строительных конструкций.
Рассмотрены вопросы экономической оценки инвестиций в энергосберегающие мероприятия. Исследована технико-экономическая эффективность термомодернизации на примере жилого здания серии 1-447 С и найдены оптимальные параметры тепловой защиты исследуемого здания.
Для студентов специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270105 «Городское строительство и хозяйство», 270301 «Архитектура», а также преподавателей, аспирантов, инженерно-технических работников.
Рассмотрены устройство, принципы действия, основные параметры и характеристики теплотехнического оборудования. Приведена конструкция рекуперативных теплообменных аппаратов непрерывного и периодического действия, регенеративных теплообменных аппаратов, выпарных, дистилляционных, ректификационных. а также сушильных установок. Содержатся необходимые сведения о теплообменных аппаратах со смешиванием теплоносителей, трансформаторах теплоты и холодильных установках.
Учебник может быть использован при освоении профессиональных модулей ПМ.01 «Эксплуатация, расчет и выбор теплотехнического оборудования и систем тепло- и топливоснабжения». ПМ.02 «Технология ремонта теплотехнического оборудования и оборудования систем тепло- и топливоснабжения» по специальности «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование». Для студентов учреждений среднего профессионального образования. Может быть полезен специалистам, занимающимся эксплуатацией теплотехнического оборудования и тепловых сетей.
Классификация теплообменных аппаратов.
Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называют устройства, предназначенные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. Эти среды принято называть теплоносителями. Передача теплоты от одного теплоносителя к другому необходима во многих отраслях промышленности: в энергетике, в химической, металлургической, нефтяной, пищевой и др. Тепловые процессы, происходящие в теплообменных аппаратах, самые разнообразные: нагрев, охлаждение, испарение, кипение, конденсация, плавление, затвердевание и более сложные процессы, являющиеся комбинацией перечисленных. В процессе теплообмена может участвовать несколько теплоносителей: теплота от одного из них может передаваться нескольким и от нескольких - одному.
В основу классификации теплообменных аппаратов могут быть положены различные признаки. Обычно используют классификацию теплообменных аппаратов по функциональным признакам:
1) по принципу действия;
2) по характеру движения;
3) по роду теплового режима;
4) по роду теплоносителя;
5) в зависимости от изменения агрегатного состояния теплоносителей.
Независимо от принципа действия теплообменные аппараты, применяющиеся в различных областях техники, как правило, имеют свои специфические названия, что обусловлено технологическим назначением и конструктивными особенностями. Однако с теплотехнической точки зрения все аппараты имеют одно назначение - передачу теплоты от одного теплоносителя к другому или между поверхностью твердого тела и движущимся теплоносителем, что определяет те общие положения, которые лежат в основе теплового расчета любого теплообменного аппарата.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Основные сведения о теплотехническом оборудовании
1.1. Классификация теплообменных аппаратов
1.2. Теплоносители
1.3. Определение физических параметров и скоростей движения теплоносителей
Глава 2. Теплообменные аппараты
21 Рекуперативные теплообменные аппараты непрерывного действия
2.2. Расчеты рекуперативных теплообменных аппаратов
2.2.1. Тепловой расчет
2.2.2. Конструктивный расчет
2.2.3. Поверочный расчет
2.2.4. Гидравлический расчет
2.3. Рекуперативные теплообменные аппараты периодического действия
2.4. Регенеративные теплообменные аппараты
2.5. Смешивающие теплообменные аппараты
2.6. Теплообменные аппараты с химическими превращениями
Глава 3. Выпарные аппараты, дистилляцнонные ректификационные и сушильные установки
3.1 Выпарные аппараты
3.11. Основные сведения о процессе выпаривания водных растворов
3.12. Классификация выпарных аппаратов
3.13. Конструкции выпарных аппаратов
3.1.4. Многокорпусные выпарные установки непрерывного действия
3.2. Дистилляцнонные и ректификационные установки
3.2.1. Дистилляцнонные установки
3.2.2. Ректификационные установки
3.3. Сушильные установки
33.1. Способы сушки
3.3.2. Конструкции сушильных установок
Глава 4. Ресурсо- и энергосберегающие технологии
4.1. Классификация вторичных энергетических ресурсов
4.2. Роль вторичных энергоресурсов в топливо- и теплопотреблении различных отраслей промышленности
4.3. Источники образования, виды и возможности утилизации вторичных энергоресурсов
4.2. Оборудование по использованию вторичных энергетических ресурсов
4.2.1. Установки для использования отработавшего и вторичного производственного пара
4.2.2. Схемы использования теплоты горячей воды
4.3. Энергетическая эффективность использования вторичных тепловых ресурсов для теплоснабжения
4.4. Определение экономической эффективности использования вторичных энергоресурсов
Глава 5. Трансформаторы теплоты
5.1. Термодинамические основы трансформации теплоты
5.2. Основные типы установок для трансформации теплоты
5.3. Рабочие агенты и хладоносители в трансформаторах теплоты
5.4. Холодильные установки
5.4.1. Газовые компрессионные холодильные машины
5.4.2. Паровые компрессионные холодильные машины
5.4.3. Струйные (пароэжекторные) холодильные машины
5.4.4. Абсорбционные холодильные машины
Глава 6. Организация эксплуатации и монтажа теплотехнического оборудования
6.1. Основы организации эксплуатации теплотехнического оборудования
6.1.1. Организационная структура теплоэнергетического хозяйства промышленного предприятия
6.1.2. Подготовка эксплуатационного персонала
6.1.3. Техническая документация, контроль и отчетность
6.2. Монтаж теплотехнического оборудования
6.2.1. Организация монтажно-сборочных работ
6.2.2. Оборудование и средства механизации монтажных работ
6.2.3. Способы монтажа теплотехнического оборудования
6.2.4. Испытание теплотехнического оборудования после окончания монтажных работ
6.3. Особенности эксплуатации теплообменных н холодильных установок
6.4. Правила техники безопасности при эксплуатации теплотехнического оборудования
Список литературы.
