Главная » Литература » Библиотека холодильщика » Бакластов - Проектирование монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок

Бакластов - Проектирование монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок


Бакластов А. М. и др.

Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок: Учеб. пособие для вузов/ А. М. Бакластов, В. А. Горбенко, П. Г. Удыма; Под ред. А. М. Бакластова.— М.: Энергоиздат, 1981. —336 с, ил.

В пер.: 90 к.

В книге описаны методы и конструкции типовых тепломассообменных аппаратов и установок, приведены методы их расчета, проектирования, выбора тепловых схем и их элементов. Изложены сведения о материалах, применяемых для изготовления деталей аппаратуры, трубопроводов и металлоконструкций; приведены ра1счеты на прочность узлов и деталей тепломассообменной аппаратуры, сосудов высокого давления. Рассмотрены вопросы испытания, пуска и эксплуатации.

Книга является учебным пособием для студентов вузов по специальности «Промышленная теплоэнергетика», изучающих курсы «Проектирование теплообменных установок» и «Монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок».

Энергоиздат, 1981

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

В связи с развитием промышленности на базе создания высокопроизводительных установок возросло значение процессов тепло- и массообмена с точки зрения рационального использования теплоэнергетических и сырьевых ресурсов. Важнейшими техническими задачами производства являются интенсификация технологических процессов и экономия сырьевых ресурсов, особенно топлива. Единственный путь для этого — создание технологий и теплотехнологических процессов, при которых весь сырьевой поток и все энергетические ресурсы полностью или с максимальной полнотой используются в производстве полезной продукции. Такие технологические процессы называются безотходной технологией.

Некоторые отрасли промышленности характерны высокими затратами теплоты. Эти затраты в пищевой промышленности составляют до 7 ГДж/тыс. руб., в целлюлозно-бумажной — до 19 ГДж/тыс. руб., а в химической и нефтеперерабатывающей превышают 30 ГДж/тыс. руб.

Доля стоимости тепловой энергии в себестоимости готовой продукции, например в производстве этилового спирта, достигает 60%. Современные выпарные станции хлорного производства потребляют пара до 100 т/ч и более. В народном хозяйстве страны на теплопотребление расходуется около трех четвертей всей потребляемой энергии.

Эти обстоятельства требуют нового подхода к аппаратурному оформлению, технологических ^процессов и создания высокоэкономичных теплоиспользующих установок.

Среди технологического оборудования заметное место принадлежит теплообменным, выпарным, перегонным, сушильным и другим теплоиспользующим аппаратам, проектирование которых может быть успешно решено путем оптимизации и применения эффективных режимов ведения гидродинамических и тепломассообменных процессов.

Первый раздел настоящей книги — «Проектирование тепломассообменных установок» — знакомит читателя с правилами и методами выбора оборудования, используемого в теплоприготовительных и теплотехнологических процессах и установках. В нем изложены методы расчета и последовательность 'Проектирования рекуперативных теплообменников, выпарных установок, контактных и смесительных аппаратов, сушильных и ректификационных устройств и других разделительных агрегатов, даются основы проектирования пароэжекторных и абсорбционных холодильных установок, также являющихся крупными потребителями тепловой энергии, приводятся основы математического моделирования теплотехнологических процессов, методы расчета аппаратов и установок с помощью электронных вычислительных машин.

Во втором разделе книги — «Монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок» — излагаются современные методы изготовления и монтажа теплоиспользующего оборудования, содержатся основные сведения о строительных сооружениях промышленных объектов. Даются также основные сведения по эксплуатации и ремонту тепломассообменного оборудования.

Книга является пособием для студентов при изучении вопросов монтажа и эксплуатации тепломассообменных установок в период прохождения ими производственной практики, а также ори проектировании и расчетах теплоиспользующих установок.

В настоящее время более чем в пятидесяти вузах страны проводится подготовка инженеров по специальности «Промышленная теплоэнергетика» (0308). Студенты этой специальности слушают общий базовый курс «Тепломассообменные установки». Данная книга соответствует типовой учебной программе и является основным пособием по этому курсу. 

Главы I и IX написаны канд. техн. наук проф. A. М. Бакластовым, гл. VII — канд. техн. наук. В. А. Горбенко, гл. X—XIV—канд. техн. наук, доц. П. Г. Удымой, гл. III и IV — совместно А. М. Бакластовым и В. А. Горбенко, гл. II и V~^ совместно А. М. Бакластовым, B. А. Горбенко и П. Г. Удымой, гл. VI — совместно' А. М. Ёакластовьш и канд.техн. наук. доц. О. Л. Даниловым, гл. VIII — П. Г. Удымой. 

Авторы выражают глубокую благодарность доктору техн. наук Л. С. Бобе и коллективу кафедры теоретической и промышленной теплотехники Киевского политехнического института, возглавляемому доктором техн. наук, проф. А. Н. Алабовским, за ценные указания и советы при рецензировании рукописи. Авторы выражают признательность также канд. техн. наук, доц. Н. В. Калинину за труд по редактированию книги.

Замечания и предложения по книге авторы просят присылать по адресу: 113114, Москва М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоиздат.

Авторы

 

Раздел первый

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТАНОВОК

Глава первая

ТЕПЛОНОСИТЕЛИ

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

Тепловые процессы протекают при взаимодействии не менее чем двух сред с различными температурами, причем теплота переходит от среды с большей температурой к среде с меньшей температурой без затраты работы. Движущиеся среды, участвующие в переносе теплоты, называются теплоносителями.

Выбор теплоносителей для осуществления теплообмена в аппаратах определяется рядом условий: назначением и характером теплового процесса (нагревание, охлаждение, испарение, конденсация и т. д.), конструкцией теплообменного аппарата, теплофизическими, химическими и эксплуатационными свойствами теплоносителей, экономическими соображениями и т. д.

Теплоносители, используемые в теплообменных аппаратах, теплотехнологических и энергетических установках, разделяются по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообразные.

Твердые теплоносители «в виде шариков диаметром 8—12 мм или более мелких зернистых фракций из стали, чугуна, кремнезема, карборунда, каолина, окислов алюминия, магния, циркония применяются в высокотемпературных процессах нефтеперерабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности для нагрева газов, перегрева водяного пара и паров органических жидкостей до температур 1000—2000°С.

Твердые жаростойкие теплоносители получили применение в теплообменниках с неподвижным, падающим или псевдокипящим слоем.

Жидкие теплоносители очень разнообразны.

К ним относятся обычная и тяжелая вода, минеральные масла, дифенил, дифениловый эфир, дифенильная смесь (часто именуемая даутермом или ВОТ), кремнийорганические соединения (силиконы), расплавы металлов, сплавов и солей (ртуть, свинец, литий, калий, натрий, нитрит-нитратная смесь и др.).

Газовые теплоносители нашли применение в технике. К ним относятся следующие теплоносители: воздух, дымовые газы, азот, углекислый газ, двуокись серы, водород, гелий, а также пары воды и других веществ.

При температурах, превышающих гООС'С, применяются ионизированные газы — так называемая низкотемпературная плазма.

При температурах ниже окружающей среды, в том числе ниже 0°С, применяются хладоносители и хладоагенты (водные растворы солей щелочных металлов, аммиак, углеводороды, хладоны и др.), а при очень низких температурах — криогенные жидкости (жидкие азот, кислород, воздух, водород, гелий).

Свойства теплоносителей многообразны и имеют большое значение при проектировании и организации теплотехнического процесса. Поэтому при выборе теплоносителей следует учитывать наиболее важные их технологические свойства.

К теплофизическим свойствам теплоносителей относятся: плотность, теплоемкость, теплопроводность, теплота парообразования, температура кипения и температура плавления.

Теплоносители, обладающие большой плотностью, как правило, дают возможность переносить теплоту в больших количествах при малых собственных температурных перепадах. Для них не требуются большие проходные сечения каналов в аппаратах и трубопроводах, невелики емкости для их хранения. С этой точки зрения газы наименее пригодны как теплоносители.

Теплоносители с большой теплоемкостью Ср аккумулируют много теплоты в малом количестве массы, чем достигаются снижение расхода теплоносителя, экономия энергии на его транспорт, «уменьшение затрат на трубопроводы и емкости для хранения. Вода, обладающая большой теплоемкостью, выгодно отличается в этом отношении от других жидкостей, металлов и газов.

Коэффициент теплопроводности теплоносителя существенно влияет на коэффициент теплоотдачи в теплообменном аппарате. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем больше коэффициент теплоотдачи на стороне этого теплоносителя. Поэтому жидкие металлы,- обладающие очень высокой теплопроводностью, превосходят по теплоотдаче жидкости и газы.

Теплота парообразования (испарения) имеет важное значение при теплообмене с фазовыми превращениями — кипением или конденсацией, ее величина определяет расход теплоносителя, а постоянство температуры при фазовом превращении способствует стабильности процесса в аппарате. В табл. 1.1 приведена скрытая теплота при кипении некоторых веществ.

Температура кипения теплоносителя определяет его давление в процессе передачи теплоты. Предпочтителен такой теплоноситель, у которого высокая температура кипения, и с повышением температуры кипения давление насыщения паров возрастает не резко.

Малые давления паров в теплообменнике позволяют иметь тонкостенные аппараты и трубопроводы, т. е. облегчают и удешевляют теплообменное устройство, расширяют возможность применения дешевых конструкционных материалов, упрощают поддержание герметичности в установках. Давление паров некоторых теплоносителей в зависимости от температуры приведено в табл. 1.2.

Температура плавления теплоносителя должна быть низкой, чтобы в условиях окружающей среды теплоноситель не затвердевал и при остановке теплообменника оставался в жидком состоянии. Если же температура плавления теплоносителя превышает 20оС возможно застывание его до твердого состояния при останове всей технологической системы. Эксплуатация таких систем возможна только при сооружении специальных обогревающих устройств для аппаратов и трубопроводных коммуникаций.

Технический дифенил плавится при 67оС, дифенил-оксид (дифенильный эфир) —при 27оС. В обычных условиях эти вещества мало пригодны как теплоносители.

Однако их эвтектическая смесь (73,5% дифенилоксида и 26,5% дифенила), именуемая дифенильной смесью, имеет температуру плавления 12оС, что существенно повышает ее качество как теплоносителя.

Вещества, применяемые как теплоносители, должны быть химически стойкими в широком интервале температур, не должны разлагаться, вступать в химические взаимодействия с конструкционными материалами (металлами, уплотнительными и смазочными материалами), не менять своих свойств в контакте с воздухом и водяным паром, не образовывать взрыво- и пожароопасную смесь при контакте с другими веществами.

Разложение теплоносителя может происходить в результате нагрева его до высоких температур и ионизирующего излучения, а также взаимодействия его с кислородом воздуха, водой и с поверхностью конструкционных материалов. В таком случае продукты разложения выпадают на поверхностях теплообмена аппарата и трубопроводах, снижая интенсивность теплообмена и повышая гидравлическое сопротивление канала. При растворении продуктов разложения в теплоносителе происходит изменение физико-химических свойств его, как правило, в сторону их ухудшения (-повышение вязкости,  снижение температуры кипения и т. д.).

При выборе теплоносителей для определенных технологических условий необходимо учитывать такие факторы и свойства их, как стабильность теплофизических и химических показателей, удобство хранения, транспортабельность, простота заправки в систему и опорожнение ее, пожаро- и взрывобезопасность, токсичность, а также распространенность или простота получения, т. е, экономичность в применении.

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS