Во зависност од обрасци Карактеризирајќи го протокот, хемиските технолошки процеси се поделени во пет главни групи.
1. Механички процеси , чија брзина е поврзана со законите на физиката на цврста состојба. Тие вклучуваат: мелење, класификација, дозирање и мешање на цврсти рефус материјали.
2. Хидромеханички процеси , чија стапка на проток е одредена со законите на хидромеханиката. Тие вклучуваат: компресија и движење на гасови, движење на течности, цврсти материјали, седиментација, филтрација, мешање во течна фаза, флуидизација итн.
3. Термички процеси , чија стапка на проток е одредена со законите за пренос на топлина. Тие ги вклучуваат следните процеси: загревање, испарување, ладење (природно и вештачко), кондензација и вриење.
4. Процеси на пренос на маса (дифузија). , чиј интензитет се определува со брзината на премин на супстанција од една фаза во друга, т.е. закони за пренос на маса. Процесите на дифузија вклучуваат: апсорпција, исправување, екстракција, кристализација, адсорпција, сушење итн.
5. Хемиски процеси поврзани со трансформацијата на супстанциите и промените во нивните хемиски својства. Брзината на овие процеси се одредува според законите на хемиската кинетика.
Во согласност со наведената поделба на процесите, хемиските апарати се класифицирани на следниов начин:
– машини за брусење и класификација;
– хидромеханички, термички, уреди за пренос на маса;
– опрема за извршување на хемиски трансформации – реактори.
Од страна на организациона и техничка структура процесите се поделени на периодични и континуирани.
ВО периодичен процес поединечни фази (операции) се изведуваат на едно место (уред, машина), но во различно време (сл. 1.1). ВО континуиран процес (Сл. 1.2) поединечните фази се изведуваат истовремено, но во различни места(уреди или машини).
Континуираните процеси имаат значителни предности во однос на периодичните процеси, вклучувајќи ја и можноста за специјализирана опрема за секоја фаза, подобрување на квалитетот на производот, стабилизирање на процесот со текот на времето, леснотија на регулација, можности за автоматизација итн.
При извршување на процеси во кој било од наведените уреди, се менуваат вредностите на параметрите на обработените материјали. Параметрите што го карактеризираат процесот се притисок, температура, концентрација, густина, брзина на проток, енталпија итн.
Во зависност од природата на движењето на тековите и промените во параметрите на супстанциите што влегуваат во уредот, сите уреди можат да се поделат во три групи: уреди идеален (полн )мешање , уреди идеален (полн )репресија и уреди среден тип .
Најпогодно е да се демонстрираат карактеристиките на тековите на различни структури користејќи го примерот на разменувачи на топлина континуирано дејствувањеод различни дизајни. Слика 1.3а покажува дијаграм на разменувач на топлина кој работи на принципот на идеално поместување. Се претпоставува дека во овој апарат има „клип“ проток на протокот без мешање. Температурата на една од течностите за ладење се менува долж должината на апаратот од почетната до крајната температура како резултат на фактот што последователните волумени на течност што течат низ апаратот не се мешаат со претходните, целосно поместувајќи ги. Температурата на втората течност за ладење се претпоставува дека е константна (кондензирачка пареа).
Во уредот совршено мешање последователните и претходните волумени на течност идеално се мешаат, температурата на течноста во апаратот е константна и еднаква на крајната температура (сл. 1.3, б).
Во реалните уреди, не можат да се обезбедат ниту услови за идеално мешање ниту идеално поместување. Во пракса, може да се постигне само прилично приближно приближување до овие кола, така што се вистинските уреди уреди од среден тип (Сл. 1.3, в).
Ориз. 1.1. Апарат за спроведување на периодичен процес:
1 – суровини; 2 – готов производ 3 – пареа 4 – кондензат;
Ориз. 1.2. Апарат за спроведување на континуиран процес:
1– разменувач на топлина-грејач; 2 – апарат со мешалка; 3 – разменувач на топлина-фрижидер; I – суровини; II – готов производ;
V – вода за ладење
Ориз. 1.3. Температурни промени при загревање на течност во уреди од различни типови: а – целосно поместување; б – целосно мешање; в – среден тип
Движечката сила на процесот на течно загревање што се разгледува за кој било елемент на апаратот е разликата 
помеѓу температурите на загреаната пареа и загреаната течност.
Разликата во текот на процесите во секој тип на апарати станува особено јасна ако се земе предвид како движечката сила на процесот се менува во секој тип на апарати. Од споредбата на графиконите произлегува дека максималната движечка сила се јавува кај уредите со целосно поместување, минималната кај уредите за целосно мешање.
Треба да се забележи дека движечката сила на процесите во непрекинато оперативниот идеален апарат за мешање може значително да се зголеми со делење на работниот волумен на апаратот на повеќе делови.
Ако волуменот на идеалниот апарат за мешање се подели на n апарати и процесот се изведува во нив, тогаш движечката сила ќе се зголеми (сл. 1.4).
Со зголемување на бројот на делови во апаратите за идеално мешање, вредноста на движечката сила се приближува до нејзината вредност кај апаратите за идеално поместување, а со голем број делови (околу 8-12), движечките сили во апаратите од двата типа стануваат приближно исто.
Ориз. 1.4. Промена на движечката сила на процесот за време на партиционирањето
Предавање 1.
Класификацијата на главните процеси на хемиската технологија може да се изврши врз основа на различни карактеристики.
Во зависност од основните закони кои одредуваат брзина на протоксе разликуваат процесите:
1. Хидромеханички процеси, чија брзина е одредена од законите на хидродинамиката, науката за движењето на течностите и гасовите. Овие процеси вклучуваат движење на течности, компресија и движење на гасови, одвојување на течни и гасни хетерогени системи во полето на гравитацијата (таложење), во полето на центрифугалните сили (центрифугирање), како и под влијание на разликите во притисокот кога движејќи се низ порозен слој (филтрација) и мешајќи течности
2. Термички процеси кои се случуваат со брзина одредена со законите за пренос на топлина, наука за методите на дистрибуција на топлина. Таквите процеси се загревање, ладење, испарување и кондензација на пареата. Термичките процеси може да вклучуваат и процеси на ладење до температури пониски од температурата на околината (процеси на умерено и длабоко ладење). Меѓутоа, поради многу специфични карактеристики, овие процеси се поделени подолу во посебна група на процеси на ладење.
Брзината на термичките процеси во голема мера зависи од хидродинамичките услови (брзини, режими на проток) под кои топлината се пренесува помеѓу медиумот за размена на топлина.
3. Процеси на пренос на маса (дифузија), кои се карактеризираат со пренесување на една или повеќе компоненти на почетната смеса од една во друга фаза преку фазниот интерфејс. Најбавната фаза на процесите на пренос на маса е молекуларната дифузија на дистрибуираната супстанција. Оваа група на процеси опишани со законите за пренос на маса вклучува апсорпција, дестилација (исправување), екстракција од раствори, растворање и екстракција од порозни цврсти материи, кристализација, адсорпција, сушење и мембрански процеси. Појавата на процесите на пренос на маса е тесно поврзана со хидродинамичките услови во фазите и на нивната интерфејс и често со процесите на пренос на топлина кои го придружуваат преносот на масата.
4. Хемиските (реакции) процеси се случуваат со брзина определена со законите на хемиската кинетика. Меѓутоа, хемиските реакции обично се придружени со пренос на маса и енергија, а соодветно на тоа брзината на хемиските процеси (особено индустриските) зависи и од хидродинамичките услови. Општите обрасци на хемиските процеси и принципите на дизајнот на реакторот се дискутирани во специјализирана литература.
5. Механички процеси опишани со законите на цврстата механика. Овие процеси се користат првенствено за подготовка на цврсти суровини и преработка на финални цврсти производи, како и за транспорт на грутки и рефус материјали Механичките процеси вклучуваат мелење, пренесување, сортирање (класификација) и мешање на цврсти материи.
Посебна група механички процеси се состои од процеси на преработка на хемиски производи во производи со пресување, леење, истиснување итн. Овие процеси и машини за нивна имплементација се специфични за производството на синтетички материјали и се дискутираат на посебни курсеви.
По метод на организацијаГлавните процеси на хемиската технологија се поделени на периодични и континуирани.
Периодичнипроцесите се изведуваат во уреди во кои се вчитуваат почетните материјали во одредени интервали; По нивната обработка, финалните производи се истоваруваат од овие уреди. Откако уредот ќе се истовари и повторно ќе се вчита, процесот се повторува повторно. Така, периодичен процес се карактеризира со тоа што сите негови фази се случуваат на едно место (во еден апарат), но во различни времиња.
Континуиранопроцесите се изведуваат во уреди за проток. Внесувањето на суровини во апаратурата и истоварот на финалните производи се врши истовремено и континуирано. Следствено, континуираниот процес се карактеризира со тоа што сите негови фази се случуваат истовремено, но се одвоени во просторот, т.е. Вразлични делови од еден уред или во различни уреди кои сочинуваат дадена инсталација.
Исто така познат комбиниранопроцеси. Тие вклучуваат континуирани процеси, чии поединечни фази се изведуваат периодично, или периодични процеси, од кои една или повеќе фази се случуваат континуирано.
Главните предности на континуираните процеси во споредба со периодичните се следните: I) нема прекини во производството на финални производи, односно нема време потрошено за товарање на опремата со изворни материјали и истовар на производи од неа; 2) полесно автоматско управување и можност за поцелосна механизација; 3) стабилност на режимите на извршување и, соодветно, поголема стабилност на квалитетот на добиените производи; 4) поголема компактност на опремата, со што се намалуваат капиталните трошоци и трошоците за работа (за поправки и сл.); 5) поцелосно користење на испорачаната (или отфрлената) топлина во отсуство на прекини во работата на уредите; можност за користење (обновување) на отпадната топлина.
Благодарение на посочените предности на континуираните процеси, продуктивноста на опремата се зголемува при нивното спроведување, а потребата за сервисен персонал, се подобруваат работните услови и се зголемува квалитетот на производите. Поради овие причини, хемиското производство вклучува претежно континуирани процеси.
Периодични процеси го задржуваат своето значење Впроизводство во мал обем (вклучувајќи ги и пилотските), каде што нивната употреба овозможува поголема флексибилност во користењето на опремата со пониски капитални трошоци.
Процесите може да се класифицираат и според од промена на нивните параметри(брзини, температури, концентрации итн.) со текот на времето. Врз основа на тоа, процесите се поделени на стабилно (стационарни) и нестабилна(нестационарно или минливо).
ВО воспоставенаВо процесите, вредностите на секој од параметрите што го карактеризираат процесот се константни во времето, а во нестабилните процеси тие се променливи, т.е. тие се функции не само на положбата на секоја точка во просторот, туку и на времето.
Континуиранопроцеси се разликуваатод периодичниспоред распределбата на времето на престој на средни честички во апаратот. Во апаратот што периодично работи, сите честички на медиумот остануваат исто време, додека во апаратот што постојано работи, времето на нивното престојување може значително да варира. Врз основа на распределбата на времињата на престој и придружните промени во времето на другите фактори кои влијаат на процесот (температури, концентрации итн.), Се разликуваат два теоретски (ограничувачки) модели на апарати за континуирано дејство: идеално поместување и идеално мешање.
Во уредите за идеално поместување, сите честички се движат во дадена насока, без да се мешаат со честичките што се движат напред и зад и целосно да ги поместат честичките пред протокот. Сите честички се рамномерно распоредени низ пресечната површина на апаратот и делуваат како цврст клип при движење. Времето на престој на сите честички во апаратот за идеално поместување е исто.
Во идеалниот апарат за мешање, влезните честички веднаш целосно се мешаат со честичките лоцирани таму, т.е. тие се рамномерно распоредени низ волуменот на апаратот. Како резултат на тоа, вредностите на параметрите што го карактеризираат процесот веднаш се изедначуваат во сите точки на јачината на звукот. Времето на престој на честичките во идеалниот апарат за мешање не е исто.
Вистинските уреди за континуирано работење се уреди од среден тип. Во нив, времето на престој на честичките се распределува нешто порамномерно отколку кај идеалните апарати за мешање, но никогаш не е израмнето, како кај апаратите за идеално поместување.
Хемиските процеси, во зависност од кинетичките закони што го карактеризираат нивното појавување, се поделени во пет групи:
1. Механички
2. Хидромеханички
3. Термички процеси
4. Процеси на пренос на маса
5. Хемиски процеси
Според организацијата на производството, тие се делат на периодични и континуирани.
Сериските процеси се карактеризираат со единство на локацијата на сите фази на процесот во нив, операцијата на утовар на суровини, спроведување на процесот и истовар на суровини се врши во еден апарат.
Континуираните процеси се карактеризираат со единство на времето за сите фази на процесот, т.е. сите фази се случуваат истовремено, но во различни апарати.
Периодичноста на процесот се карактеризира со степенот на континуитет Xn = тао\делта тао.
тао - Траење на процесот, односно времето потребно за завршување на сите фази на процесот, од товарење суровини до истовар на готови производи.
Делта тао е периодот на процесот, времето поминато од почетокот на вчитувањето на суровините до вчитувањето на следната серија на суровини.
Механички процеси:
1. Мелење на тврди материјали
2. Мешање
3. Транспорт на рефус материјали
Хидромеханичките процеси, овие процеси се користат во хемиската технологија, се случуваат во дисперзирани системи, кој се состои од дисперзивен медиум и дисперзирана фаза. Според агрегатната состојба на дисперзираната средина, таа е поделена на гасна (магла, прашина) и течна (емулзија, пена) фази.
Термички процеси Хемиското производство бара големи количини на топлинска енергија.
Процесите на пренос на маса се процеси кои го карактеризираат преносот на материјата помеѓу фазите, движечката сила е разликата во концентрацијата на супстанцијата помеѓу фазите. Процесите вклучуваат:
1. Адсорпција е процес на апсорпција на гасови или пареи од цврсти апсорбери или површински слој од апсорбери на течност.
2. Апсорпција - процес на апсорпција на гасови или пареи од апсорбери на течност
3. Десорпцијата е обратен процес од апсорпцијата
4. Ректификација е процес на одвојување на течните хомогени смеси во нивните составни компоненти.
5. Екстракција е процес на екстракција на една или повеќе растворени материи од една течна фаза во друга фаза.
6. Сушењето е процес на отстранување на испарлива компонента од цврсти материјали со нејзино испарување и отстранување на добиената пареа.
Хемиските процеси се процеси кои претставуваат една или повеќе хемиски реакции, придружувајќи ги феномените на размена на топлина и маса.
Хемиски реакции:
Според фазна состојба: хомо и хетерогена
Според механизмот на интеракција на реагенсите: хомолитичен и хетеролитички
Со термички ефект: егзотермичен и ендотермичен
По температура: ниска температура, висока температура
По тип на реакција: сложена и едноставна
Со употреба на катализатор: каталитички и некаталитички
Улогата на термичките процеси во хемиската технологија. Карактеристики на термички процеси
Индустриски методи за снабдување и отстранување на топлина. Видови течности за ладење и области на нивна примена. Греење со водена пареа. Карактеристики на користење на заситена пареа како средство за загревање, главни предности и опсег на примена. Топлината се балансира кога се загрева со „жешка“ и „тапа“ пареа. Греење со топли течности, предности и недостатоци. Греење со димни гасови. Греење со електрична струја. Средства за ладење.
Разменувачи на топлина.Класификација на разменувачи на топлина. Разменувачи на топлина на школки и цевки: дизајн, компаративни карактеристики. Калемски разменувачи на топлина: дизајни, предности и недостатоци. Разменувачи на топлина со рамна површина: дизајни, предности и недостатоци. Мешање на разменувачи на топлина: дизајни, предности и недостатоци. Регенеративни разменувачи на топлина: дизајни, предности и недостатоци.
Пресметка на површински разменувачи на топлина.Избор на разменувачи на топлина. Дизајнерска пресметка на разменувачи на топлина. Проверете ја пресметката на разменувачите на топлина. Избор на оптимален режим на разменувачи на топлина.
Испарување. Цел на процесот. Класификација на процесите на испарување и апарати. Единечно испарување: принцип на работа, шеми, предности и недостатоци. Повеќекратно испарување: принцип на работа, шеми, предности и недостатоци. Испарување со топлинска пумпа.
Испарувачи.Класификација на испарувачи. Испарувачи со присилна циркулација: дизајни, предности и недостатоци. Филмски испарувачи: дизајни, предности и недостатоци.
Избор на испарувачи.Пресметка на постојано оперативна постројка за испарување. Начини за зголемување на ефикасноста на постројките за испарување. Намена на кондензатор, барометриска цевка, вакуумска пумпа, одвод на кондензат.
Материјал изучуван во претходниот семестар
(повторување)
Општи информации. Видови термички процеси. Движечка сила. Температурно поле, температурен градиент. Стационарен и нестационарен пренос на топлина. Три начини на дистрибуција на топлина. Топлинска рамнотежа.
Топлинска спроводливост. Фуриеовиот закон. Диференцијална равенка на топлинска спроводливост. Коефициент на термичка дифузија: физичко значење, мерни единици. Топлинска спроводливост на рамни, цилиндрични, еднослојни и повеќеслојни ѕидови.
Термичко зрачење. законите на Стефан-Болцман и Кирхоф.
Конвективен пренос на топлина. Механизми на надолжен и попречен конвективен транспорт во ламинарните и турбулентните текови. Температурен граничен слој. Њутновиот закон за пренос на топлина. Коефициент на пренос на топлина. Термичка сличност: критериуми за топлинска сличност. Критериумска равенка на конвективен пренос на топлина. Пренос на топлина кога се менува состојбата на агрегација (кондензација на пареа, вриење на течности).
Пренос на топлина. Основна равенка за пренос на топлина. Коефициент на пренос на топлина. Термички отпори. Движечка сила на процесот, просечен температурен притисок. Избор на взаемна насока на течностите за ладење.
Опсег на модул и видови на сесии за обука
Список на потребни алатки за имплементација
Модул програми
Лабораториски инсталации
„Проучување на процесот на пренос на топлина во разменувач на топлина во цевка“
„Тест на постројка за испарување со двоен ефект“
3.4.2 Учебници
3.4.3 Компјутер со соодветни софтвер(електронски систем за обука на експерти, види Додаток Е)
Распоред на студии за модулот „Термички процеси“
Распоредот на модулите се заснова на фактот дека студентот самостојно ги завршува задачите 4…5 часа секоја недела и е претставен во Табела 1.1.
Практични планови за часови
Основните правила за изведување на часови се наведени во Додаток А.
Лекција бр. 1
Предмет: Теоретски основи на пренос на топлина.
Цел на часот: Проучете ги основните закони на процесот на пренос на топлина.
План за лекција:
– методи за составување топлински биланси
а) кога се менува состојбата на агрегација на течноста за ладење;
б) без промена на состојбата на агрегација на течноста за ладење;
– движечка сила на пренос на топлина: пресметка, влијание на различни фактори;
– стапка на пренос на топлина: ограничувачка фаза и фактори кои влијаат на тоа;
– начини за интензивирање на процесите на пренос на топлина.
2. Решавање задачи: 4-40, 42, 45.
Табела 1.1 – Распоред на студија на модулот
| Недела бр. | Предавање бр. | Тема на предавање | Практични вежби (клаузула 1.6) | Лабораториска работа | Самостојна работа на ученикот | Контролна форма |
| Термички процеси и уреди: класификација, опсег, значење во ХТ. Средства за греење и методи на греење. | Лекција бр. 1: „Теоретски основи на пренос на топлина“ | 1. Подготовка за часови. | 2. Преглед на делот „Основи на пренос на топлина“ Проверка на белешки, скици на дијаграми на уреди, усно испрашување на практична настава, водење и одбраналабораториска работа | |||
| , имплементација и одбрана на ИРЗ, часови со електронски систем за стручно-учење, модуларен испит | Разменувачи на топлина: класификација, предности и недостатоци. Избор и пресметка на разменувачи на топлина. | Лекција бр. 2: „Дизајн, избор и пресметка на разменувачи на топлина | 1. Проучување на работата на разменувач на топлина „pipe-in-pipe“. | |||
| 1. Подготовка за часови (изучување литература, правење белешки, скицирање дијаграми на уреди, Испарување:општи одредби | , вредност во HT. Класификација на испарувачи. Пресметка на испарувачи со еден ефект. | Лекција бр. 3: „OVU: принцип на пресметување“ | ||||
| 1. Подготовка за часови (учење литература, правење белешки, скицирање | Растенија за испарување со повеќе ефекти: принцип на работа, дијаграми. Карактеристики на пресметката. Единици за испарување со топлинска пумпа. | Лекција бр. 4: „ВРЛ: принцип на пресметување“ | 2. Проучување на работата на постројка за испарување со двоен ефект | |||
| 1. Подготовка за часови. | ||||||
| 5 Модул испит |
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешките за предавање и учебникот, стр. 293-299, стр. 318-332.
2. Научете ги дефинициите за поими и концепти (види Додаток Г).
3. Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 1 (види Додаток Б).
Основни термини и концепти:
капки кондензација на пареа;
конвекција;
коефициент на пренос на топлина;
коефициент на пренос на топлина;
коефициент на топлинска спроводливост;
критериуми за термичка сличност;
ограничувачка фаза;
основна равенка за пренос на топлина;
филмска кондензација на пареа;
филм што врие;
нуклеат вриење;
брзина на термички процеси;
просечна температурна разлика;
размена на топлина;
пренос на топлина;
пренос на топлина;
топлинска спроводливост;
термичка отпорност на системот;
специфична топлина на фазни трансформации;
специфична топлина.
Лекција бр. 2
Предмет: Дизајни, избор и пресметка на разменувачи на топлина.
Цел на часот:Стекнат вештини за избор и пресметување на опрема за размена на топлина.
План за лекција:
1. Дискусија за следните теми и прашања:
– технички средства за ладење и области на нивна примена;
– класификација на разменувачи на топлина и нивен избор;
– пресметка на разменувачи на топлина; интензивирање на работата на разменувачот на топлина.
2. Решавање задачи: 4- 38, 44, 52.
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешките за предавање и учебникот, стр. 333-355.
2. Проучи ги и скицирај ги шематски дијаграми на главните дизајни на разменувачи на топлина: цртежи бр.
4. Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 2 (види Додаток Б).
Основни термини и концепти:
одводнување;
водена пареа;
"глуви" пареа;
критичен коефициент на пренос на топлина;
критична температурна разлика;
оптимизирачки фактори;
оптимизација;
„жива пареа;
површински разменувачи на топлина;
транзитна водена пареа;
средна течност за ладење;
проектна пресметка на разменувачи на топлина;
верификација пресметка на разменувачи на топлина;
регенеративни разменувачи на топлина;
мешање разменувачи на топлина;
температура на точката на росење.
Лекција бр. 3
Предмет:Единици за испарување со еден ефект (ЈИЕ).
Цел на часот:Проучете ги дизајните на испарувачите. Стекнат практични вештини за пресметување на постројки за испарување со еден ефект.
План за лекција:
1. Дискусија за следните теми и прашања:
– суштината на процесот на испарување, области на примена. За која цел се создаваат услови во испарувачите за циркулација на испарениот раствор?
– класификација на испарувачи, области на примена на испарувачи од различен дизајн;
– негативни процеси кои го придружуваат испарувањето;
– фактори кои треба да се земат предвид при изборот на испарувач;
– пресметка на испарувачи со еден ефект.
2. Решавање задачи: 5-3, 15, 18, 21, 25.
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешките за предавање и учебникот, стр. 359-365.
2. Проучете ги и скицирајте ги шематските дијаграми на главните дизајни на испарувачите: цртежи бр.14.1, 14.7, 14.8, 14.9, 14.10, 14.11.
3. Научете ги дефинициите на поимите и концептите (види Додаток Г).
4. . Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 3 (види Додаток Б).
Основни термини и концепти:
секундарна пареа;
испарување;
хидраулична депресија;
хидростатска депресија;
пареа за греење;
јонска размена;
концентрација на супстанција;
постројка за испарување со повеќе ефекти;
постројка за испарување со еден ефект;
корисна температурна разлика;
целосна депресија;
автоматско испарување;
температурна депресија;
дополнителна пареа;
Лекција бр. 4
Предмет:Единици за испарување со повеќе ефекти (MEP).
Цел на часот:Проучете ги факторите што го одредуваат изборот на дизајнот на постројката за испарување. Стекнат практични вештини за пресметување на ВРЛ.
План за лекција:
1. Дискусија за следните теми и прашања:
– суштина, области на ефективна примена, различни начини за зголемување на ефикасноста на работата на постројките за испарување:
Единици за испарување со топлинска пумпа;
Користење на компензирачка топлинска пумпа;
Избор на екстра пар.
– фактори кои го одредуваат изборот на шема за ВРЛ;
– редослед на пресметка на ВРЛ.
2. Решавање задачи: 5-29, 30, 33, 34*.
Подготовка за лекција:
1. Проучете го материјалот за лекцијата во белешки за предавања и учебници, стр. 365-374.
2. Проучување и скицирање на шематски дијаграми на главните дизајни на испарувачите: цртежи бр.14.2, 14.6.
3. Подгответе писмени, мотивирани одговори на тест задача бр. 4 (види Додаток Б).
Лабораториски планови
Планот на лабораториски часови, правилата и барањата за учениците кога се подготвуваат за нив, изведуваат и бранат лабораториски работи се дадени во Прилог А на овој наставно помагалоа исто така и во учебникот.
Посебното значење на лабораториските часови при изучување на модулот се определува со фактот дека експерименталниот дел е логичен заклучок на целата работа на модулот и овозможува не само да се потврдат експериментално претходно проучените основни зависности на процесите, туку и да се стекнат практични вештини во работа со топлинска опрема.
За студентите со добри перформанси, наставникот може да понуди индивидуална истражувачка работа на тема која е составен дел од научните проблеми на катедрата, а во случај на успешно завршување, студентот добива максимален број поени за експерименталниот дел од модулот.
3.8 Индивидуална задача за пресметка (IRP)
Целта на извршувањето на IRP е да се добијат практични вештини за анализа и пресметка на главните параметри и квантитативни карактеристикитермички процеси и уреди, работа со едукативна и референтна литература, подготовка на текстуални документи.
Редоследот на работа за спроведување на IRP:
● фаза 1: разгледување на физичката суштина и цел на процесот, анализа на задачата и сите расположливи податоци за нејзино спроведување, проверка на вишокот и идентификување на карактеристиките што недостасуваат;
● фаза 2: избор на соодветен процесен дијаграм и дизајн на апаратот, кој претпоставува не само познавање на факторите кои влијаат на техничките и економските показатели на процесот и природата на ова влијание, туку и способност да се најде оптималнарешение;
● фаза 3: пресметка на наведените параметри на процесот и на апаратот. Оваа фаза треба да започне со анализа и избор на метод на пресметка (модел за пресметување). Во овој случај, посебно внимание треба да се посвети на одредување на опсегот на примена на одреден метод на пресметка и споредување со наведените услови;
● фаза 4: анализа на добиените резултати, идентификација на можни начини за интензивирање и подобрување на процесот и неговиот хардверски дизајн;
● фаза 5: подготовка на објаснување.
Објаснувачката белешка за IRZ е составена на стандардни листови А4. Текстуалните материјали обично се составуваат со ракопис и може да се користат двете страни на листот. Терминологијата и дефинициите во забелешката мора да бидат униформни и да одговараат на утврдените стандарди, а во нивно отсуство, општо прифатените стандарди во научната и техничката литература. Генерално не се дозволени кратенки на зборови во текст и натписи, со исклучок на кратенките утврдени со стандардот.
Сите формули за пресметка во објаснувачката белешка се дадени прво во општ поглед, се нумерирани, се дава објаснување за ознаките и димензиите на сите количини вклучени во формулата. Потоа нумеричките вредности на количините се заменуваат во формулата и се запишува резултатот од пресметката.
Сите илустрации (графикони, дијаграми, цртежи) се нарекуваат цртежи, кои се нумерирани исто како равенките и табелите.
Насловите под сликите и насловите на табелите треба да бидат кратки.
Во списокот на користена литература, изворите наведени во објаснувањето се подредени по редослед на нивното спомнување во текстот или по азбучен ред (по презимето на првиот автор на делото).
Опциите за IRI се наведени во Додаток Б.
3.9 Самостојна работа на учениците
Изучувањето на предметот „Основни процеси и апарати на хемиската технологија“ (BACT), кој е многу тежок за студентите, бара компетентно формулирање на проблемите, логички конзистентен тек на одлуки, анализа на пронајдените резултати, т.е. постојана работа на разбирање.
Успехот во учењето ќе зависи од индивидуалните карактеристики на учениците, и од степенот на нивната подготовка за совладување даден систем на знаења и вештини, степенот на мотивација, интересот за дисциплината што се изучува, општите интелектуални вештини, нивото и квалитетот. на организација на образовниот процес и други фактори.
Предвидете како ќе оди когнитивен процесза секој ученик тоа е невозможно, но е познат потребниот услов што го одредува неговиот успех - ова е фокусирана, систематска, планирана самостојна работа на ученикот.
Модерна техникаНаставата е фокусирана, пред сè, на развивање збир на специфични вештини неопходни за иден специјалист, и не само високо специјализирани вештини, туку и основни, како што е, на пример, способноста за учење.
Бидејќи развојот на повеќето вештини е возможен само преку независна работа, тој инхерентно мора да биде повеќеслоен, бидејќи една тема или една задача не може да придонесе за развој на целиот комплекс на вештини.
Независната работа во технологијата за учење со модуларен рејтинг е вклучена во сите видови академска работаи се спроведува во форма на збир на техники и средства, меѓу кои независното проучување на теоретскиот материјал е на прво место наставна програмамодул проследен со индивидуални задачи.
Како главен наставен материјал при изучување на модулот „Термички процеси“, се препорачува да се користат следните структурни и логички дијаграми кои одговараат на системската анализа на делот.
За следење и само-следење на ефикасноста самостојна работаучениците користат тест систем со помош на компјутер и унифицирани образовни бази на знаење.
Испит на модул
По завршувањето на изучувањето на модулот „Термички процеси“, студентот полага среден (модул) испит (ПЕ). Резултатите што ги добил за сите претходни и последователни средно испити се сумирани и го формираат неговиот рејтинг за курсот PACT. Доколку добие доволно оценки на сите среднорочни испити, резултатите може да се запишат како негов завршен испит.
Испитот на модулот се спроведува во писмена форма. Содржината на испитните задачи опфаќа пет прашања кои одговараат на структурата на модулот.
Потребни услови за прием на полагање на средно испити се:
– спроведување на плановите за практична и лабораториска настава од страна на студентите;
– успешна одбрана на индивидуална задача за порамнување;
– позитивен резултат (повеќе од 6 поени) на степенот на асимилација на програмскиот материјал на модулот со користење на електронскиот комплекс за стручно-учење.
ТЕСТ ЗАДАЧИ
Тестови за лекција бр.1
1. Кое од телата наведени подолу, додека другите работи се еднакви, ќе се загрее побрзо ако неговата топлинска спроводливост е l, густината r и специфичен топлински капацитет Со?
а) азбест: l = 0,151 W/m K; r = 600 kg/m 3; c = 0,84 kJ/kg K;
б) дрво: l = 0,150 W/m; r = 600 kg/m 3; c = 2,72 kJ/kg K;
в) тресетска плоча: l = 0,064 W/m K; r = 220 kg/m3; c=0,75 kJ/kg К.
2. Колкаво количество топлина (J) е потребно за загревање на 5 литри вода од 20 до 100 0 C, ако просечниот топлински капацитет на водата е 4,2 kJ/kg K; густина r = 980 kg/m3; специфична топлина на испарување на водата при атмосферски притисок r = 2258,4 kJ/kg; коефициент на топлинска спроводливост на водата l = 0,65 W/m 2 ×K?
а) 5 × 80 × 4,2 × 10 3 = 1,68 × 10 6;
б) 5 × 80 × 4,2 × 980 × 10 -3 × 10 3 = 1,65 × 10 6 ;
в) 5 × 10 -3 × 980 × 2258,4 × 10 3 = 11,07 × 10 6;
г) 5 × 980 × 4,2 × 80 × 10 3 = 1,65 × 10 9;
д) 5 × 980 × 0,05 = 3,185.
3. Колкаво количество топлина (J) е потребно за испарување на 5 литри вода при атмосферски притисок, ако специфичната топлина на водата на точката на вриење c = 4,23 kJ/kg×K; густина r = 958 kg/m3; специфична топлина на испарување r = 2258,4 kJ/kg?
а) 5 × 4,23 × 958 × 10 -3 = 20,26;
б) 5 × 2258,4 = 11,29 × 10 3;
в) 5 × 958 × 2258,4 × = 10,82 × 10 6;
г) 5 × 958 × 2258,4 × 10 3 = 10,82 × 10 9.
4. Која од критериумските равенки го опишува стационарниот процес на природен пренос на топлина?
а) Nu = f (Fo, Pr, Re);
б) Nu = f (Pr,Re);
в) Nu = f (Pr,Gr);
г) Nu = f (Fe,Gr).
5. Како должината на вертикалната цевка влијае на коефициентот на пренос на топлина α p кога на неа се кондензира пареа?
а) не влијае;
б) со зголемување на должината на цевката α p се зголемува;
в) со зголемување на должината α n се намалува.
6. Како бројот на хоризонтални цевки (n) во сноп влијае на коефициентот на пренос на топлина α p при кондензација на пареа?
а) не влијае;
б) како што се зголемува n, α n се зголемува;
в) како што се зголемува n, α n се намалува.
7. Со зголемување на грубоста на ѕидот, сите други работи се еднакви, коефициентот на пренос на топлина при вриење на течности ...
а) не се менува;
б) се зголемува;
в) се намалува.
8. Коефициентот на пренос на топлина при движење на течностите во цевките ќе биде поголем во областите ...
а) „мазен“ проток;
б) „груб“ проток.
9. Коефициентот на пренос на топлина при движење на течности, додека другите нешта се еднакви, е поголем во ...
а) прави цевки;
б) намотки.
10. Дали должината на цевките влијае на интензитетот на попречниот процес на пренос на топлина во течноста што се движи во нив?
а) не влијае;
б) се зголемува интензитетот кај кратките цевки;
в) интензитетот кај кратките цевки се намалува.
11. Коефициент на пренос на топлина при кондензација на пареа на сноп хоризонтални цевки...
а) не зависи од нивната релативна положба;
б) повеќе со локација „коридор“;
в) повеќе со аранжман „шаховска табла“.
12. Просечната температурна разлика зависи од меѓусебната насока на движење на течностите за ладење...
а) секогаш;
13. Ограничувачката фаза во преносот на топлина е фазата за која вредноста ...
а) најнискиот коефициент на пренос на топлина;
б) највисок коефициент на пренос на топлина;
в) термичкиот отпор е најголем;
г) термичкиот отпор е најмал;
д) коефициентот на топлинска спроводливост е најмал.
14. На која страна од ѕидот што одвојува ладен воздух и топла вода е препорачливо да се интензивира размената на топлина за да се зголеми коефициентот на пренос на топлина?
а) од воздушната страна;
б) од страната на водата;
в) од двете страни.
15. Со зголемување на брзината на движење на течноста за ладење, најверојатно ...
а) се зголемуваат вкупните трошоци за производство и работа („К“ - капитал и „Е“ - оперативен) на разменувачот на топлина;
б) се намалуваат вкупните трошоци за производство и работа („К“ - капитал и „Е“ - оперативен) на разменувачот на топлина;
в) „К“ - зголемување, и „Е“ - намалување;
г) „К“ - намалување, и „Е“ - зголемување.
16. Температура на површината на ѕидот t st1, кој станува покриен со загадувачи, при стационарен континуиран процес на пренос на топлина...
| а) не се менува; | б) се зголемува; |
в) се намалува.
t st1 t st2 Q загадување
17. Зголемувањето на брзината на движење на течноста за ладење не доведува до значително засилување на процесот доколку ...
а) оваа течност за ладење е гас;
б) оваа течност за ладење е течна;
в) термичката отпорност на ѕидот поради неговата контаминација е многу висока.
18. При изборот на метод за интензивирање на пренос на топлина, критериумот за неговата оптималност во повеќето случаи е ...
а) неговата достапност;
б) влијание врз коефициентот на пренос на топлина; в) влијание врз масата на апаратот;.
G)
економска ефикасност
Тестови за лекција бр.2
1. Кога пареата се кондензира при размена на топлина, движечката сила ...
а) се зголемува со контратек;
б) се намалува со контрапротек;
а) секогаш;
в) не зависи од меѓусебната насока на течностите за ладење.
2. Стапката на проток на течностите за ладење зависи од релативната насока на нивното движење...
3. Противструјното движење на течностите за ладење ви овозможува да ја зголемите крајната температура на „ладната“ течност за ладење. Ова води ...
а) до намалување на брзината на проток на „ладната“ течност за ладење G x и намалување на движечката сила на процесот Dt cf;
б) до намалување на брзината на проток на „ладната“ течност за ладење G x и зголемување на движечката сила на процесот Dt cf;
в) до зголемување на брзината на проток на „ладната“ течност за ладење G x и зголемување на движечката сила на процесот Dt cf.
4. Изборот на течноста за ладење е, пред се, определен ...
а) достапност, ниска цена;
б) температурата на греењето;
в) дизајнот на апаратот.
5. Течноста за ладење мора да обезбеди доволно висока стапка на пренос на топлина. Затоа тој мора да има ...
а) ниски вредности на густина, топлински капацитет и вискозност;
б) ниски вредности на густина и топлински капацитет, висок вискозитет;
в) високи вредности на густина, топлински капацитет и вискозност;
г) високи вредности на густина и топлински капацитет, низок вискозитет.
6. Недостаток на заситената водена пареа како течност за ладење е ...
а) низок коефициент на пренос на топлина;
б) зависност на притисокот на пареата од температурата;
в) еднообразно загревање;
г) неможноста за пренос на пареа на долги растојанија.
7. Присуството на некондензирачки гасови (N 2, O 2, CO 2 итн.) во просторот на пареа на апаратот ...
а) доведува до зголемување на коефициентот на пренос на топлина од пареа до ѕидот;
б) доведува до намалување на коефициентот на пренос на топлина од пареа до ѕидот;
в) не влијае на вредноста на коефициентот на пренос на топлина.
8. Главната предност на високотемпературните органски средства за ладење е ...
а) достапност, ниска цена;
б) еднообразно загревање;
в) можност за добивање високи работни температури;
г) висок коефициент на пренос на топлина.
9. Кое движење на течностите за ладење во разменувач на топлина со школка и цевки е најефективно:
а) топла течност за ладење - одоздола, ладна - одозгора (противпроток);
б) топла течност за ладење - одозгора, ладна - одозгора (директен проток);
в) топла течност за ладење - одозгора, ладна - одоздола (противпроток)?
10. Во кои случаи се користат разменувачи на топлина со повеќепропусни школки и цевки?
а) при мала брзина на движење на течноста за ладење;
б) со висок проток на течноста за ладење;
в) да се зголеми продуктивноста;
г) да се намалат трошоците за инсталација?
11. Кај разменувачите на топлина со повеќе премини во споредба со разменувачите на топлина со контрапротек, движечката сила ...
а) се зголемува;
б) се намалува.
12. Се користат разменувачи на топлина со школка и цевки со неригиден дизајн...
а) со голема температурна разлика помеѓу цевките и обвивката;
б) при употреба на високи притисоци;
в) да се зголеми ефикасноста на пренос на топлина;
г) да се намалат капиталните трошоци.
13. За да се зголеми коефициентот на пренос на топлина во разменувачите на топлина на серпентина, се зголемува брзината на движење на течноста. Ова е постигнато...
а) зголемување на бројот на вртења на серпентина;
б) намалување на дијаметарот на серпентина;
в) со инсталирање на стакло во внатрешноста на серпентина.
14. Разменувачите на топлина за наводнување главно се користат за…
а) загревање течности и гасови;
б) течности и гасови за ладење.
15. Кои разменувачи на топлина е препорачливо да се користат ако коефициентите на пренос на топлина значително се разликуваат по вредност на двете страни на површината за пренос на топлина?
а) школка и цевка;
б) калем;
в) мешање;
г) со перки.
16. Плочани и спирални разменувачи на топлина не можат да се користат ако ...
а) потребно е да се создаде висок притисок;
б) потребна е голема брзина на течноста за ладење;
в) една од течностите за ладење има премногу ниска температура.
17. Мешањето на разменувачите на топлина користат ...
а) „жешка“ пареа;
б) „глува“ пареа;
в) топла вода.
18. Кој параметар не е наведен при проектната пресметка на разменувач на топлина?
а) потрошувачка на една од течностите за ладење;
б) почетна и крајна температура на една течност за ладење;
в) почетна температура на втората течност за ладење;
г) површина за размена на топлина.
19. Целта на верификациската пресметка на разменувачот на топлина е да се утврди ...
а) површини за размена на топлина;
б) количината на пренесена топлина;
в) режим на работа на разменувачот на топлина;
г) крајните температури на течностите за ладење.
20. При решавање на проблеми за избор на оптимален разменувач на топлина, критериумот за оптималност најчесто е ...
а) економска ефикасност на уредот;
б) масата на апаратот;
в) потрошувачка на течноста за ладење.
21. Во разменувач на топлина со школка и цевки, препорачливо е да се насочи течноста за ладење што ослободува загадувачи ...
а) во просторот на цевката;
б) во меѓуцевниот простор.
Тестови за лекција бр.3
1. Кој услов е неопходен за процесот на испарување?
а) температурна разлика;
б) пренос на топлина;
в) температура над 0 o C.
2. Топлината потребна за испарување најчесто се снабдува ...
а) димни гасови;
б) заситена водена пареа;
в) течност што врие;
г) кој било од горенаведените методи.
3. Пареата што се создава при испарувањето на растворите се нарекува..
а) греење;
б) заситен;
в) прегреан;
г) секундарни.
4. Најмалку економичен начин е да се испари ...
а) под прекумерен притисок;
б) под вакуум;
в) под атмосферски притисок.
5. Испарувањето под позитивен притисок најчесто се користи за отстранување на растворувачот од ...
а) термички стабилни раствори;
б) термички нестабилни раствори;
в) какви било решенија.
6. Дополнителна пареа е….
а) свежа пареа доставена до првата зграда;
б) секундарна пареа што се користи за загревање на следното куќиште;
в) секундарна пареа што се користи за други потреби.
7. Кај континуираните испарувачи хидродинамичката структура на протоците е блиску до ...
а) идеални модели на мешање;
б) модели на идеално поместување;
в) модел на ќелија;
г) модел на дифузија.
8. При процесот на испарување, точката на вриење на растворот ...
а) останува непроменет;
б) се намалува;
в) се зголемува.
9. При испарување, како што се зголемува концентрацијата на растворот, вредноста на коефициентот на пренос на топлина од грејната површина до растворот што врие ...
а) се зголемува;
б) се намалува;
в) останува непроменет.
10. Како да пишувате материјална рамнотежаза континуиран процес на испарување?
а) G K = G H + W;
б) G H = G K – W;
в) G H = G K + W;
каде што G H, G K се стапките на проток на почетниот и испарениот раствор, соодветно, kg/s;
W – секундарна излезна пареа, kg/s.
11. Топлинскиот биланс на постројка за испарување обично се користи за да се одреди ...
а) крајна температура на растворот;
б) потрошувачка на пареа за греење;
в) температурни загуби.
12. Движечката сила зад процесот на испарување е ...
а) просечна температурна разлика;
б) вкупна (вкупна) температурна разлика;
в) корисна температурна разлика.
13. Движечката сила на процесот на испарување се наоѓа како разлика помеѓу температурата на грејната пареа и ...
а) почетната температура на растворот;
б) температура на секундарната пареа;
в) температурата на растворот што врие.
14. Температурната депресија е разликата помеѓу ...
а) температури на растворот на средната висина на грејните цевки и на површината;
б) точки на вриење на растворот и чист растворувач;
в) температурите на создадената секундарна пареа и секундарната пареа на крајот од линијата за пареа.
15. Зголемување на температурните загуби...
а) доведува до зголемување на ∆t подот;
б) доведува до намалување на ∆t подот;
в) не влијае на ∆t подот.
16. При процесот на испарување со зголемување на концентрацијата и вискозноста на растворот, вредноста на коефициентот на пренос на топлина ...
а) останува непроменет;
б) се зголемува;
в) се намалува.
17. Циркулацијата на растворот во испарувачот промовира засилување на преносот на топлина, пред се од страната...
а) ѕид за поделба;
б) пареа за загревање;
в) раствор на вриење.
18. За раствори кои не се отпорни на топлина, пожелно е да се користи ...
19. За испарување на високовискозни и кристализирачки раствори, најдобро е да се користи ...
а) испарувачи со природна циркулација;
б) испарувачи со присилна циркулација;
в) испарувачи на филм;
г) испарувачи на меурчиња.
20. Најпогодни за испарување на агресивни течности се ...
а) испарувачи со природна циркулација;
б) испарувачи со присилна циркулација;
в) испарувачи на филм;
г) испарувачи на меурчиња.
Тестови за час бр.4
1. Температура на вриење на растворот во второто тело на постројката за испарување со повеќе ефекти...
а) еднаква на точката на вриење на растворот во првото тело;
б) повисоко отколку во првата зграда;
в) пониско отколку во првата зграда.
2. На која слика е прикажан испарувач противпроток?
А) 
б) 
3. Колкава е количината на грејна пареа што влегува во куќиштето за повеќекратно испарување m?
а) ∆ m = W m -1 - E m -1;
б) ∆ m = E m -1 - W m -1;
в) ∆ m = W m -1 + E m -1 .
каде W m -1 – количина на вода;
E m -1 – дополнителна пареа.
4. Секундарна пареа од последната зграда...
а) оди за технолошки потреби;
б) пумпа во првото куќиште;
в) се испушта во барометрискиот кондензатор.
5. Бројот на згради за повеќекратна инсталација за испарување се одредува ...
а) износот на трошоците за спроведување на процесот;
б) трошоци за амортизација;
в) трошоци за производство на пареа;
г) причините наведени во а), б) и в).
6. Недостатоците на дизајнот со директен проток на постројката за испарување со повеќе ефекти се ...
а) намалување на точката на вриење и намалување на концентрацијата на растворот од првото тело на следното;
б) зголемување на точката на вриење и намалување на концентрацијата на растворот од првото тело до следното;
в) зголемување на точката на вриење и зголемување на концентрацијата на растворот;
г) намалување на точката на вриење и зголемување на концентрацијата на растворот.
7. Инсталациите со повеќе тела може да се ...
а) директно;
б) контраструја;
в) комбинирано;
г) сето горенаведено.
8. Вкупната грејна површина на испарувачот со двојна обвивка може да се изрази како ...
А) 
;
б) 
;
V) 
.
9. Предностите на постројката за испарување со повеќе ефекти се ...
а) растворот тече по гравитација;
ДЕЛ 5 ТЕРМИЛНИ ПРОЦЕСИ И УРЕДИ НА ХЕМИСКА ТЕХНОЛОГИЈА
Концептот на термички процеси
Термичкисе процеси дизајнирани за пренос на топлина од едно тело на друго.
Телата кои учествуваат во термичкиот процес се нарекуваат течности за ладење.
Течноста за ладење која дава топлина и се лади во исто време се нарекува жешко. Течноста за ладење која прима топлина и се загрева се нарекува ладно.
Движечката сила на термичкиот процес е температурна разликапомеѓу течностите за ладење.
Основи на теоријата за пренос на топлина
Постојат три фундаментално различни методи за пренос на топлина
Топлинска спроводливост;
Конвекција;
Зрачење.
Топлинска спроводливост– пренос на топлина предизвикан од термичкото движење на микрочестичките директно во контакт една со друга. Ова може да биде движење на слободни електрони во метал, движење на молекули во капки течности и гасови, вибрации на јони во кристалната решетка на цврсти материи.
Количината на проток на топлина што се јавува во телото поради топлинската спроводливост при одредена температурна разлика во одделни точки на телото може да се определи со Фуриеова равенка
, вт. (5.1)
Фуриеовиот закон гласи вака:
количината на топлина пренесена по единица време со спроведување низ површината F е директно пропорционална со големината на површината и температурниот градиент.
Во равенката (5.1) - коефициент на топлинска спроводливост, чија димензија
Коефициент на топлинска спроводливостго покажува количеството на топлина што минува поради топлинската спроводливост по единица време низ единица површина за размена на топлина кога температурата се менува за еден степен по единица должина од нормалната до изотермалната површина.
Коефициентот на топлинска спроводливост ја карактеризира способноста на телото да спроведува топлина и зависи од природата на супстанцијата, структурата, температурата и други фактори.
Металите се од најголемо значење, гасовите се најмало. Течностите заземаат средна положба помеѓу металите и гасовите. Во пресметките, вредноста на коефициентот на топлинска спроводливост се одредува на просечната телесна температура според референтната литература.
Конвекција– пренос на топлина поради движење и мешање на макроколичини гас и течност.
Постојат слободна (или природна) и принудна конвекција.
Бесплатно(природната) конвекција е предизвикана од движењето на макро количини на гас или течност поради разликата во густините на различни точки на протокот, кои имаат различни температури.
На принудени(присилна) конвекција, движењето на протокот на гас или течност се јавува поради трошење на енергија однадвор со помош на вентилатор за гас, пумпа, миксер итн.
Њутнова равенкави овозможува квантитативно да го опишете конвективниот пренос на топлина
Според Њутновиот закон:
количината на топлина по единица време пренесена од јадрото на протокот, кое има температура, до ѕидот преку површината F, која има температура, (или обратно) е директно пропорционална со големината на површината и температурата разлика.
Во Њутновата равенка (5.2) се нарекува коефициент на пропорционалност коефициент на пренос на топлина, и равенката (5.2) - равенка за пренос на топлина.
Димензии на коефициентот на пренос на топлина
.
Коефициентот на пренос на топлина ја покажува количината на топлина пренесена од течноста за ладење до 1 m од површината на ѕидот (или од ѕид со површина од 1 m до течноста за ладење) по единица време кога температурната разлика помеѓу течноста за ладење и ѕидот е 1 степен.
Коефициентот на пренос на топлина ја карактеризира брзината на пренос на топлина во течноста за ладење и зависи од многу фактори: хидродинамичкиот начин на движење и физичките својства на течноста за ладење (вискозитет, густина, топлинска спроводливост итн.), Геометриските параметри на каналите (дијаметар, должина), состојбата на површината на ѕидот (груба, мазна).
Коефициентот може да се определи експериментално или да се пресмета со користење на генерализирана критериумска равенка, која може да се добие со слична трансформација на диференцијалната равенка на конвективниот пренос на топлина.
Критериумската равенка за пренос на топлина за нестабилен процес има форма:
Во равенката (5.3)
Нуселт критериум. Го карактеризира односот на пренос на топлина со конвекција и топлина пренесена со топлинска спроводливост ( - одредување на геометриската големина; за проток што се движи во цевка - дијаметар на цевката);
- Рејнолдс критериум;
Критериум Прандтл. Ја карактеризира сличноста на физичките својства на течностите за ладење (тука - специфичната топлина на течноста за ладење, ). За гасови 1; за течности 10…100;
Froude критериум (мерка за односот на инерцијалните сили во протокот на силата на гравитацијата);
Критериум за хомохроничност (мерка за односот на патеката што ја минува протокот со брзина во времето до карактеристичната големина л)
За процес на пренос на топлина во стабилна состојба ( =0), критериумската равенка за пренос на топлина има форма
. (5.4)
Со принуден пренос на топлина (на пример, при движење на притисокот на течноста за ладење низ цевките), влијанието на гравитацијата може да се занемари ( = 0). Потоа
. (5.5)
или во форма на закон за моќ
, (5.6)
каде - се определуваат експериментално.
Така, за присилното движење на течноста за ладење внатре во цевките, равенката (5.6) ја има формата
- во турбулентни услови ()
. (5.7)
Во случај на значителна промена во физичките својства на течностите за ладење за време на процесот на размена на топлина, се користи равенката
, (5.8)
каде е Prandtl критериумот на течноста за ладење, физички својствакои се одредуваат на температура ;
- во режим на транзиција (
)
- во ламинарен режим ()
, (5.10)
Каде 
- Грашоф критериум, кој го зема предвид влијанието на слободната конвекција на пренос на топлина;
Коефициент на проширување на волуменот, степени;
Разликата помеѓу температурите на ѕидот и течноста за ладење.
Шема за пресметување на коефициентот на пренос на топлина
Се одредува хидродинамичкиот начин на движење на течноста за ладење (Re);
Избрана е дизајнерска равенка за одредување на Нуселт критериумот (равенки 5.7-5.10);
Коефициентот на пренос на топлина се одредува со формулата
Термичко зрачење– процес на ширење на електромагнетни осцилации со различни бранови должини предизвикани од термичко движење на атомите или молекулите на тело што зрачи.
Основна равенка за пренос на топлина
Процесот на пренос на топлина од топла течност за ладење на ладна преку ѕидот што ги одвојува се нарекува пренос на топлина.
Врска помеѓу протокот на топлина и површината за пренос на топлина Фможе да се опише со кинетичка равенка, која се нарекува основна равенка за пренос на топлина и за стабилен термички процес има форма
, (5.12)
каде е протокот на топлина (топлинско оптоварување), W;
Просечна движечка сила или просечна температурна разлика помеѓу течностите за ладење (просечна температурна разлика);
Коефициент на пренос на топлина што ја карактеризира брзината на пренос на топлина.
Коефициент на пренос на топлинаима димензија 
, и ја покажува количината на топлина пренесена по единица време низ површина од 1 m од топла течност за ладење на ладна со температурна разлика од 1 степен.
За рамен ѕид, коефициентот на пренос на топлина може да се одреди од равенката
, (5.13)
каде се коефициентите на пренос на топлина соодветно од топла и ладна течност за ладење, ;
Дебелина на ѕидот, m,
Коефициент на топлинска спроводливост на ѕидниот материјал,.
Дијаграмот за пренос на топлина преку рамен ѕид е прикажан на слика 5.1.
Изразот (5.13) се нарекува равенка на адитивност на топлинските отпори; Покрај тоа, приватните отпори може многу да се разликуваат.
Разменувачите на топлина од типот школка и цевка користат цевки чија дебелина на ѕидот е 2,0...2,5 mm. Затоа, вредноста на топлинскиот отпор на ѕидот () може да се смета за занемарлива. Потоа, по едноставни трансформации, можеме да напишеме .
Ако претпоставиме дека вредноста на коефициентот на пренос на топлина на страната на топлата течност за ладење значително ја надминува вредноста на коефициентот на пренос на топлина на страната на ладното средство за ладење (т.е.), тогаш од последниот израз имаме
тие. коефициентот на пренос на топлина е нумерички еднаков на помалиот од коефициентите на пренос на топлина. Во реални услови, коефициентот на пренос на топлина е помал од помалиот од коефициентите на пренос на топлина, имено
Практичен заклучок следи од последниот израз: за да се интензивира термичкиот процес, неопходно е да се зголемат помалите коефициенти на пренос на топлина (на пример, со зголемување на брзината на течноста за ладење).
Движечката сила на термичкиот процес или температурна разликазависи од насоката на движење на течностите за ладење. Во процесите на континуирана размена на топлина, се разликуваат следниве модели на релативно движење на течностите за ладење:
- напред проток, во која течностите за ладење се движат во една насока (Слика 5.2.а);
- контраструја, во која течностите за ладење се движат во спротивни насоки (Слика 5.2б);
- вкрстена струја, во која течностите за ладење се движат релативно едни на други во заемна нормална насока (Слика 5.2в);
- мешана струја, во која едната течност за ладење е во една насока, а другата е наизменично и напред (слика 5.2г) и контраструја (слика 5.2г).
Ајде да ја разгледаме пресметката просечна движечка силаза процес на пренос на топлина во стабилна состојба, т.е. температурата во секоја точка од ѕидот за пренос на топлина останува константна со текот на времето, но варира по неговата површина. Приближна промена на температурата долж површината на ѕидот со истовремена струја (а) и контраструја (б) движење на течностите за ладење е прикажана на слика 5.3.
Влезни и излезни температури за топли течности.
Влезни и излезни температури за ладни течности за ладење.
а-директен проток; б-противпроток
Слика 5.3 - Да се пресмета просечната движечка сила
Од Слика 5.3 може да се види дека со контрапротек на течности за ладење, големината на температурната разлика долж површината за размена на топлина е поконстантна, затоа условите за загревање или ладење на медиумот се „помеки“. Во овој случај, ладното средство за ладење може да се загрее на повисока температура од температурата на топлата течност за ладење на излезот од разменувачот на топлина (), што е исклучено во случај на шема на движење со директен проток. Затоа (при исти температурни вредности) потрошувачката на ладна течност за ладење се намалува за 10...15%. Покрај тоа, процесот на размена на топлина продолжува поинтензивно.
Фактор на корекција, чија вредност е секогаш помала од единството и се одредува во зависност од односот на температурите на течностите за ладење и моделот на нивното движење.
