tulpar.net

Нестационарные агрегаты теплообмена

Дата:2019-03-14

Тепловые процессы, протекающие в теплообменных устройствах, характеризуются достаточной сложностью и требуют скрупулезного расчета. Без этого невозможно добиться надежной и эффективной работы аппарата и, тем самым, обеспечить правильное протекание технологического процесса. Процессы обмена теплом могут быть стационарными и нестационарными. Как известно, основным условием их протекания является наличие разности температур между теплоносителями.

В основном, на крупных химических, металлургических и предприятиях пищевой промышленности наибольшее распространение нашли теплообменники, в которых протекают стационарные тепловые процессы, имеющие конвективный характер. Процесс теплообмена, кроме конвекции, может идти посредством теплопроводности или лучистого излучения. Как показывает практика, в реальных условиях не существует оборудования, работа которого базировалась бы только на одном из этих способов. На современном производстве найдены методы и способы совместного использования этих процессов в технологическом цикле.

Гораздо реже используются агрегаты, где теплообменные процессы протекают в нестационарном режиме. Основной характеристикой такого режима является то, что при его течении температурное поле претерпевает изменения во времени. Нестационарный режим теплопереноса – составная часть не только теплопереноса, но и явления переноса массы. Главной отличительной особенностью таких тепловых процессов является то, что содержание тепла в телах постоянно изменяется при их нагреве или охлаждении. Наиболее часто такие процессы наблюдаются в таких теплообменных агрегатах, которые действуют периодически (к примеру, нагрев или понижение температуры неподвижных жидкостей, различных тел твердой консистенции, процесс кристаллизации и т.п.).

Подобный перенос теплоты в тех теплообменниках, которые постоянно находятся в работе, происходит лишь тогда, когда они только включаются в работу, а также при их выключении или смене режимов работы. Рассчитать сам процесс нестационарного обмена теплом достаточно непросто, ведь при этом придется находить несколько важных величин, без которых не обойтись (например, необходимое время нагрева или понижения температуры до заданной величины, количественные показатели тепла, принятые телом или отданные им и т.д.). Остается лишь добавить то, что подобные процессы протекают обязательно тогда, когда нагреваемое или охлаждаемое твердое тело имеет непосредственный контакт с потоками горячего или холодного теплоносителя (жидкостью или газом). Например, расчет теплообменника вода требует определения таких параметров:

  • необходимой температуры при входе и выходе из контуров;
  • максимальной температуры рабочей среды;
  • наибольшего давления в рабочей полости;
  • тепловой нагрузки;
  • коэффициента загрязнения поверхности и среды.

Данный расчет – пример обязательной операции, которую необходимо провести перед тем, как принять решение установить теплообменник для частного дома