Главная | Обратная связь

Теплообменные аппараты

Процессы нагревания – охлаждения

Теплопередача или теплообмен

Это процесс распространения тепла от одного объекта к другому. Тепло может передаваться от среды с более высокой температурой к среде с более низкой. Эта разность температур является движущей силой процесса теплопередачи и называется температурным напором.

Переход тепла может распространяться разными путями: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Теплопроводность– вид теплообмена, который происходит между частицами тела, находящимися в соприкосновении.

Конвекция– перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкостей. Конвекция имеет место, например, при передаче тепла от стенки трубы жидкости, протекающей внутри неё.

Излучение(лучеиспускание) свойственно всем телам, имеющим температуру выше нуля по шкале Кельвина. Способность тел поглощать и испускать тепловые лучи разная. Тело способное полностью поглощать тепловые лучи и максимально их излучать, называется абсолютно черным. Тело, не обладающее поглощающей способностью и отражающее все падающие на него лучи, называется абсолютно белым. В природе нет ни абсолютно чёрных, ни абсолютно белых тел.

На практике перечисленные виды теплообмена редко наблюдаются реально: в большинстве случаев они связаны между собой и проявляются совместно. Такой процесс называется сложным теплообменом.

Теплоносители

В фармацевтической технологии прямые источники тепла (дымовые или топочные газы, электрический ток) применяются редко. Как правило, используются теплоносители – промежуточные источники тепла.

В качестве теплоносителей применяются водяной пар, горячая вода, минеральные масла. Основным теплоносителем является водяной пар. Он вырабатывается в паровых котлах. Пар как теплоноситель может быть охарактеризован такими параметрами: температура, давление, энтальпия.

Как теплоноситель пар имеет следующие достоинства:

- доступный теплоноситель;

- безопасен в пожарном отношении;

- нетоксичен;

- обладает высоким коэффициентом теплоотдачи (1 кг пара при конденсации выделяет 540 ккал тепла);

- возможность регулирования температуры;

- пар легко транспортируется по паропроводам за счет собственного давления;

- обеспечивает равномерность нагрева.

Нагревание водяным паром может осуществляться двумя способами: «острым» пароми«глухим» паром.

При нагревании «острым» паром его вводят в обогреваемый объект по трубе или барбатеру (труба с многочисленными отверстиями). При этом пар отдаёт свое тепло и конденсируется. Образующийся конденсат смешивается с обогреваемым объектом (жидкость, отработанное сырье). При использовании «острого» пара кроме нагревания происходит и перемешивание жидкости.

При нагревании «глухим» паром обогреваемый объект не соприкасается с паром, тепло передается через стенку теплообменника.

Вода – как теплоноситель используется реже пара, так как в отличие от пара имеет ряд недостатков:

- коэффициент теплоотдачи горячей воды ниже, чем у пара » в 500 раз

- температуру воды регулировать трудно

- для транспортировки воды необходим расход энергии.

Обогрев водой возможен в интервалах от 60⁰ до 370⁰ С. Воду с температурой выше 100⁰ С получают в специальных нагревательных колбах-бойлерах.

Минеральные масла как теплоносители позволяют проводить нагрев до 250 – 300⁰ С.

Теплообменные аппараты

К теплообменным аппаратам относятся устройства, в которых теплоноситель отдает тепло обогреваемому объекту – жидкости, газу, твердому веществу и т.д.

Теплообменными аппаратами являются различные подогреватели, выпарительные аппараты, конденсаторы. Для обогрева используются теплообменники различных конструкций. Типы теплообменников (уч. Муравьева т.1, с.104, рис 56):

а – кожухотрубный (рис.1а);

б – двухтрубный «труба в трубе»(рис 1б);

в – змеевиковый (рис. 1в);

г – аппарат с рубашкой (рис. 1г);

д – калорифер(рис.1д).