Теплообменные аппараты

ОПИСАНИЕ:
В учебном пособии рассматриваются вопросы расчёта, проектирования и оптимизации компактных теплообменников для современной авиационной, корабельной и автомобильной техники.
Дается общее представление об устройстве, принципе действия, особенностях работы пластинчато-ребристых теплообменников. Приводятся классификация и систематизированные справочные материалы о более чем 120 имеющихся в промышленности сребрённых поверхностях, собранные из малотиражных публикаций или давно изданной литературы. Даются представления об особенностях работы, расчете, проектировании и оптимизации конструкции наиболее распространённых вариантов компактных теплообменников: воздухо-воздушных теплообменников, теплообменника-конденсатора, теплонапряжённого (первичного) теплообменника, воздухо-жид-костного теплообменника. В учебном пособии содержатся оригинальные авторские результаты, полученные при выполнении научно-исследовательской работы по заказам авиационных фирм.
Материал является базовым для курсов «Компьютерное моделирование физических процессов», «Теплообменные устройства». «Агрегаты СКВ», «Проектирование СКВ», «Агрегаты и системы ЛА».

СОДЕРЖАНИЕ:

Предисловие

Введение

Г Л А В А 1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ, РАБОТЫ И РАСЧЕТА ПЛАСТИНЧАТО-РЕБРИСТЫХ

ТЕПЛООБМЕННИКОВ

1.1. Назначение, устройство и классификация TA

1.1.1. Назначение TA

1.1.2. Классификация TA

1.1.3. Схемы продувки авиационных TA

1. 1.4. Особенности конструкции КПРТ

I .2. Особенности работы

1.2.1. Принцип действия КПРТ

1.2.2. Способы интенсификации теплоотдачи

1.2.3. Коэффициент эффективности оребрения

1.3. Основы теплового расчета TA

1.3.1. Методы расчета и конструирования TA

1.3.2. Уравнения теплового расчёта TA

1.3.3. Методы решения уравнения теплопередачи

1.3.4. Тепловой расчет TA

L4. Основы гидравлического расчета TA

1.4.1. Определение суммарных потерь давления в теплообменнике

1.4.2. Гидравлический расчет теплообменной секции

1.4.3. Гидравлический расчет местных потерь

1.5. Особенности изготовления КПРТ

1.5.1. Особенности конструктивной схемы КПРТ

1.5.2. Изготовление теплообменной секции

1.5.3. Изготовление кожуха

1.5.4. Изготовление присоединительных крышек

1.5.5. Изготовление оребрения

Г Л А В А 2. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ, РАБОТЫ И РАСЧЁТА ОРЕБРЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

2.1. Конструкция и расчёт оребренных поверхностей

2.1.1. Геометрические параметры оребрений

2.1.2. Паспортные теплогидравлические характеристики

2.1.3. Классификация оребрений по способу турбулизации потока

2.1.4. Классификация оребрений по форме поперечного сечения

2.2. Оребревшя с прямыми ребрами

2.2.1. Гладкие ребра

2.2.2. Рассеченные ребра

2.2.3. Перфорированные ребра

2.3. Оребрения с криволинейными ребрами

2.3.1. Волнистые рёбра

2.3.2. Жалюзийные ребра

2.3.3. Ребра с турбулизаторами

2.4. Расчет оребрений и оценка их эффективности

2.4.1. Сопоставление эффективности оребрений

2.4.2. Высокоэффективные типы оребрений

2.4.3. Теплогидравлический расчет оребрений

2.4.4. Влияние параметров ребра на его эффективность

ГЛАВА 3 . МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В КОМПАКТНОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ, РАБОТАЮЩЕМ НА ДВУХФАЗНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯХ

3.1. Описание математической модели

3.1.1. Проблемы моделирования процесса теплопередачи в компактном теплообменнике с двухфазным теплоносителем

3.1.2. Дифференциальные уравнения энергии

3.1.3. Общие подходы к решению системы уравнений

3.1.4. Основные определения для теплоемкости

3.1.5. Математическая модель расчета процесса теплопередачи

3.2. Методика расчета тепломассообменных процессов

3.2.1. Особенности физической модели и постановка задачи

3.2.2. Математическая модель расчета тепломассообмена втрёхфазном потоке водного аэрозоля

3.2.3. Математическая модель расчета тепломассообмена в трехфазном пограничном слое

3.3. Проверка достоверности математической модели

3.3.1. Математическая модель расчета процесса теплоотдачи

3.3.2. Локальная теплоотдача около пластины при граничных условиях I рода

3.3.3. Локальная теплоотдача в канале при граничных условиях II рода

3.3.4. Проверка достоверности математической модели теплопередачи при граничных условиях IlI рода

3.4. Особенности теплопередачи в КПРТ при наличии тепломассообмена

3.4.1. Влияние на теплопередачу участка тепловой стабилизации

3.4.2. Влияние на теплопередачу тепломассообмена в теплоносителях

3.4.3. Особенности теплопередачи в области положительных температур

3.4.4. Особенности теплопередачи в области отрицательных температур

3.4.5. Влияние тепломассообмена в теплоносителях на КПД в КПРТ

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ КПРТ

4.1. Особенности оптимизации КПРТ

4.1.1. Отношение термических сопротивлений

4.1.2. Классификация оптимизационных задач

4.1.3. Оптимизационные факторы

4.1.4. Общий алгоритм оптимизации

4.2. Технологическая оптимизация

4.2.1. Методика технологической оптимизации

4.2.2. Пример технологической оптимизации

4.3. Тепловая оптимизация

4.3.1. Методика тепловой оптимизации

4.3.2. Алгоритм тепловой оптимизации

4.3.3. Пример тепловой оптимизации

4.4. Эксплуатационная оптимизация

4.4.1. Методика эксплуатационной оптимизации

4.4.2. Пример эксплуатационной оптимизации

Г Л А В А 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛООБМЕННИКА-КОНДЕНСАТОРА

5.1. Особенности работы теплообменника-конденсатора

5.1.1 Основные проблемы охлаждения влажного воздуха в СКВ

5.1.2. Высаждение влаги в линии низкого давления

5.1.3. Высаждение влаги в линии высокого давления

5.1.4. Схема и принцип работы конденсатора

5.2. Процессы тепломассообмена в конденсаторе

5.2.1. Поля температур в конденсаторе

5.2.2. Конденсация влаги в горячем тракте

5.2.3. Испарение тумана в холодном тракте

5.2.4. Обмерзание входных кромок в холодном тракте

5.2.5. Особенности теплообменника-конденсатора СКВ

5.3. Влияние параметров холодного теплоносителя на теплопередачу и поля температур в конденсаторе

5.3.1. Влияние на теплопередачу массовой концентрации влаги

5.3.2. Влияние на теплопередачу скорости теплоносителей

5.3.3. Особенности теплопередачи в конденсаторе

5.3.4. Выводы

5.4. Оптимизация конструкции конденсатора

5.4.1. Методика эксплуатационной оптимизации

5.4.2. Влияние на теплопередачу компоновки теплообменника

5.4.3. Особенности проектирования конденсатора

ГЛABA 6. ОПТИМИЗАЦИЯ ПЕРВИЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

6.1. Особенности работы и расчёта первичного теплообменника

6.1.1. Особенности работы

6.1.2. Расчет процесса теплопередачи

6.1.3. Расчёт термических напряжений

6.2. Методика оптимизации первичного теплообменника

6.2.1. Технологическая оптимизация

6.2.2. Тепловая оптимизация

6.2.3. Эксплуатационная оптимизация

6.3. Исследования эксплуатационной оптимизации

6.3.1. Влияние режимов течения теплоносителей

6.3.2. Влияние геометрии оребрений

6.3.3. Влияние компоновки теплообменника

ГЛАВА 7. ОПТИМИЗАЦИЯ ВОЗДУШНО-ИСПАРИТЕЛЬНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

7.1. Классификация воздушно-испарительных теплообменников (ВИТ)

7.1.1. Классификация по температуре теплоносителя

7.1.2. Классификация по способу образования капель

7.1.3. Классификация по конструктивному исполнению

7.2 Особенности работы и проектирования форсуночных ВИТ

7.2.1. Описание форсуночного ВИТ

7.2.2. Описание модели расчёта

7.2.3. Исследование работы воздухо-жидкостного теплообменника

7.2.4. Эффективность воздушно-испарительного охлаждения

7.3. Особенности работы и проектирования пенно-вихревого ВИТ

7.3.1. Описание экспериментальной установки

7.3.2. Обработка экспериментальных данных

7.3.3. Исследование эффективности ПВК

Список литературы

Алфавитный указатель

ОПИСАНИЕ:
В книге освещены экспериментальные и теоретические работы по созданию и исследованию новых более эффективных поверхностей теплообмена и оригинальных типов теплообменных аппаратов: пластинчатая поверхность теплообмена повышенной турбулентности, ее использование для холодильников тепловозов и для газотурбинных установок; трубки с проволочным оребрением и их применение для охлаждения масла и воздуха; оригинальные конструкции пароводяного подогревателя и пароструйного эжектора; исследование смесительной конденсации пара в присутствии воздуха. Излагаются теоретические исследования по оценке совершенства теплообменной аппаратуры, выбору зазоров в разъемных аппаратах и некоторые другие.

СОДЕРЖАНИЕ:

Предисловие

Г л а в а 1. Основные пути создания экономических теплообменников и их теплогидродинамическая оценка

§ 1. Коэффициент полезного действия (к. п. д.) аппаратов

§ 2. Теплогидродинамическое совершенство аппаратов

§ 3. Сопоставление при двух газообразных теплоносителях

§ 4. Пути интенсификации теплообмена

Г л а в а II. Пластинчатая поверхность теплообмена повышенной турбулентности

§ 5. Характеристика различных поверхностей теплообмена

§ 6. План исследований

§ 7. Методика исследования теплообмена н сопротивления

§ 8. Результаты исследования теплообмена н сопротивления

§ 9. Теплоаэродинамические показатели

§ 10. Гидравлические испытания элементов поверхности теплообмена

§ 11. Коэффициенты сопротивления движения воды в серповидных каналах

§ 12. Условный модуль упругости

Г л а в а III. Пластинчатые теплообменики для тепловозов

§ 13. Сущность вопроса

§ 14. Воздухо-водяной пластинчатый теплообменник для тепловоза

§ 15. Натурные секции воздухо-водяного теплообменника тепловоза

§ 16. Объем и методика исследования натурных секций

§ 17. Методика и результаты обработки опытных данных

§ 18. Сопоставление пластинчатых воздухо-водяных теплообменников с радиаторными

§ 19. Выводы и заключение

Г л а в а IV. Воздухоподогреватели пластинчатые для газотурбовозов

§ 20. Выбор поверхности теплообмена

§ 21. Конструкция воздухоподогревателя

§ 22. Поверочный расчет воздухоподогревателя н эффективность регенерации

§ 23. Исследование герметичности узлов воздухоподогревателя разборной конструкции

Г л а в а V. Маслоохладители трубчатые с проволочным оребрением трубок

§ 24. Целевое назначение и основное направление работы

§ 25. Исследование теплообмена н сопротивления одиночных трубок с проволочным оребрением

§ 26. Исследование опытных маслоохладителей

§ 27. Рекомендации по проектированию маслоохладителей нз трубок с проволочным оребрением

§ 28. Эффективность оребренных трубок ПО

Г л а в а VI. Трубки с проволочным оребрением для воздухо- и газоохладителей

§ 29. Исследование трубок с проволочным оребрением при продольном обтекании воздухом

§ 30. Сопоставление продольного и поперечного обтекания воздухом трубок с проволочным оребрением

§ 31. Схемы трубчатых воздухоохладителей с проволочным оребрением трубок

Г л а в а VII. Прямоточный пароводяной подогреватель

§ 32. Анализ некоторых конструкций пароводяных подогревателей

§ 33. Принципиальные особенности пароводяного прямоточного подогревателя

§ 34. Экспериментальное исследование моделей прямоточного подогревателя

§ 35. Проект опытного образца прямоточного подогревателя

Г л а в а VIII. Пароструйный эжектор с противоточиыми холодильниками

§ 36. Сущность конструкции

§ 37. Экспериментальная установка и методика исследования

§ 38. Конденсация пара внутри вертикальных трубок пучка

§ 39. Конденсация пара из паровоздушной смеси внутри вертикальных трубок пучка

§ 40. Исследование охлаждения диффузора

§ 41. Проект опытного образца

Г л а в а IX. Конденсация пара из паровоздушной смеси путем смешивания ее с водой

§ 42. Назначение н программа исследования

§ 43. Описание опытной установки

§ 44. Методика проведения исследований и обработки опытных данных

§ 45. Результаты и анализ экспериментальных данных

§ 46. Определение объемного коэффициента теплопередачи

§ 47. Методика расчета смешивающего конденсатора

§ 48. Некоторые рекомендации по конструированию смешивающих конденсаторов

Г л а в а X. Методика оценки эффективности промежуточных холодильников транспортных газотурбинных установок

§ 49. Особенности оценки эффективности холодильников транспортных газотурбинных установок

Г л а в а XI. Методика теплоаэродинамического поверочного расчета поверхностного воздухоохладителя циркуляционной воды

§ 50. Методика и последовательность поверочного теплоаэродинамического расчета

Г л а в а XII. Выбор зазоров в разъемных аппаратах

§ 51. Методика расчета протечек через зазоры

§ 52. Влияние протечек на коэффициент теплопередачи и тепловую мощность аппарата

Литература

ОПИСАНИЕ:
В книге приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований теплообмена, гидравлического сопротивления, поперечного перемешивания потока и его турбулентной структуры при обтекании потоком плотноупакованных пучков витых труб, а также теплообмена и гидравлического сопротивления при течении внутри витых труб. Даны рекомендации для практических расчетов рассматриваемых процессов. Показана эффективность применения теплообменных аппаратов в различных областях техники. Книга предназначена для инженеров, занимающихся исследованием и расчетами процессов теплообмена.

СОДЕРЖАНИЕ:

Основные обозначения

Г л а в а I. Особенности процессов теплообмена и гидродинамики в каналах

сложной формы

1.1. Особенности конструкции теплообменных аппаратов с витыми трубами

1.2. Исходные уравнения. Определение турбулентных коэффициентов переноса

1.3. О методах расчета пограничного слоя

1.4. Подобие процессов при продольном обтекании пучка витых труб

1.5. Содержание проблемы и методы ее решения

Г л а в а 2. Методы экспериментального исследования потоков в пучках витых труб

2.1. Особенности экспериментального исследования потоков, обтекающих витые поверхности

2.2. Методы изучения полей скорости и турбулентной структуры потока

2.3. Методы исследования поперечного перемешивания теплоносителя

2.4. Особенности конструкции экспериментальных участков для исследования течения и теплообмена

Г л а в а 3. Структура турбулентного потока в продольно обтекаемых пучках витых труб

3.1. Теоретические модели течения в пучке витых труб

3.2. Результаты экспериментальных исследований распределений вектора осредненной скорости и температуры

3.3. Результаты экспериментальных исследований составляющих вектора осредненной скорости

3.4. Распределение статического давления в поперечном сечении пучка витых труб

3.5. Энергетические спектры турбулентности и распределения продольной составляющей пульсационной скорости

Г л а в а 4. Поперечное перемешивание потока в плотноупакованных продольно обтекаемых пучках витых труб

4.1. Теоретические модели перемешивания потока. Методы решения системы уравнений, описывающих гомогенизированную модель течения

4.2. Результаты экспериментальных исследований переносных свойств потока методом диффузии от точечного источника тепла

4.3. Распространение струи в пучке зитых Труб

4.4. Результаты экспериментальных исследований перемешивания методом диффузии от системы линейных источников тепла

4.5. Влияние на эффективный коэффициент диффузии параметров, определяющих процесс перемешивания в пучке витых труб

Г л а в а 5. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при продольном обтекании потоком плотноупакованного пучка витых труб

5.1. Теоретические модели для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления

5.2. Расчет полей скоростей, касательных напряжений, коэффициентов

гидравлического сопротивления и теплоотдачи

5.3. Результаты экспериментального исследования коэффициентов гидравлического

сопротивления

5.4. Результаты экспериментальных исследований теплоотдачи

5.5. Особенности стабилизации теплообмена по длине пучка

5.6. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в закрученном пучке витых труб

Г л а в а 6. Гидравлическое сопротивление и теплоотдача при течении теплоносителя

внутри витых труб и в кольцевых каналах с внутренней витой трубой

6.1. Особенности течения внутри винтообразно закрученных труб

6.2. Результаты экспериментального исследования гидравлического сопротивления

и теплообмена при течении внутри витых труб

6.3. Теплообмен в кольцевом канале с внутренней витой трубой

Г л а в а 7. Гидравлическое сопротивление и теплообмен при поперечном обтекании потоком плотноупакованного пучка витых труб

7.1. Методика экспериментов и обработка результатов измерений

7.2. Гидравлическое сопротивление

7.3. Теплоотдача

7.4. Показатели эффективности

Г л а в а 8. Инженерная методика теплового и гидравлического расчета теплообменных аппаратов, состоящих из плотноупакованных витых труб

8.1. Метод оценки эффективности интенсификации теплообмена в теплообменных аппаратах с продольно омываемыми пучками труб

8.2. Метод оценки эффективности интенсификации теплообмена в теплообменных аппаратах с поперечно омываемыми пучками труб

8.3. Методика расчета теплообменных аппаратов на заданное гидравлическое сопротивление

8.4. Оценка эффективности применения витых труб в теплообменных аппаратах

Список литературы

ОПИСАНИЕ:
В книге изложены теоретические основы некоторых энергоемких процессов, описаны схемы и конструкции типовых теплоиспользующих установок и их элементов, приведены методы расчета и последовательность их проектирования. Рассмотрены также вопросы изготовления теплообменных аппаратов, монтажа и эксплуатации теплоиспользующих установок. Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов высших технических учебных заведений по специальности "Промышленная теплоэнергетика". Книга может быть использована в качестве учебного пособия при курсовом и дипломном проектировании, а также быть пособием для инженеров и техников, работающих в области проектирования, монтаже и эксплуатации промышленных теплоиспользующих установок.

СОДЕРЖАНИЕ:

Предисловие

О новых государственных стандартах на единицы измерений

Раздел первый

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИХ УСТАНОВОК •

Введение

Глава первая. Конструирование теплообменных аппаратов

1-1. Общие принципы конструирования теплообменных аппаратов

1-2. Факторы, определяющие конструкцию, вес и размеры теплообменного аппарата

1-3. Определение оптимального числа аппаратов

1-4. Время оптимального пробега аппаратов непрерывного действия

1-5. Назначение, классификация и устройство теплообменных аппаратов

Теплоносители

Теплообменники с рубашечным обогревом

Трубчатые теплообменники

Теплообменники с ребристой поверхностью

Пластинчатые теплообменники

1-6. Сравнительная характеристика рекуперативных теплообменников

1-7. Показатели качества оборудования

Технический уровень

Показатели долговечности и надежности

Эргономика и техническая эстетика

Пути интенсификации теплообмена в аппаратах

1-8. Определение затрат на изготовление и монтаж теплообменных аппаратов

Цена теплообменных аппаратов

Цена монтажа теплообменных аппаратов

1-9. Экономическая оценка эксплуатационных показателей теплообменных аппаратов

1-10. Эксергетический метод оценки теплообменников

1-11. Последовательность и рекомендации при проектировании теплообмеиных аппаратов

Вопросы для самоконтроля

Глава вторая. Теплообменные аппараты с электрическим обогревом

2-1. Способы электронагрева

2-2. Электрические нагреватели сопротивления

2-3. Расчет электронагревателей сопротивления

2-4. Выбор трубчатых электрических нагревателей (ТЭН) для технологических установок

2-5. Индукционные нагреватели

Вопросы для самоконтроля .

’ Глава третья. Проектирование выпарных установок

3-1. Классификация и выбор схемы выпарной установки

3-2. Типовые конструкции аппаратов выпарных установок

Выбор типа выпарного аппарата

3-3. Тепловой расчет многоступенчатой прямоточной выпарной установки

Определение количества выпаренной влаги по ступеням выпарной установки

Приближенное определение температур раствора, вторичного пара и температурных депрессий по ступеням установки

Определение количества экстра-пара

Определение количества выпаренной воды, поверхности нагрева по ступеням и расхода пара на установку

3-4. Выпарные установки с тепловыми насосами

3-5. Конструкции элементов выпарных аппаратов

3-6. Пример расчета трехступенчатой выпарной установки

3-7. Выпарные установки с погружными горелками

Назначение и принцип работы выпарной установки

Технологическая схема

Выпарной аппарат с погружными горелками

Последовательность расчета выпарных аппаратов с погружными горелками

Вопросы для самоконтроля

Глава четвертая. Смесительные теплообменные аппараты

4-1. Конструкции смесительных теплообменников

4-2. Тепло- и массообмен в смесительных теплообменниках

4-3. Тепловой баланс в смесительных теплообменниках

4-4. Тепловой расчет насадочных и полых смесительных теплообменников

4-5. Гидравлический режим и сопротивление смесительных теплообменников с насадкой

4-6. Распыление жидкости в полых смесительных теплообменниках

4-7. Расчет каскадного смесительного теплообменника

4-8. О струйных смесительных теплообменниках

4-9. Последовательность проектирования смесительных теплообменников

4-10. Пример теплового расчета насадочного скруббера

Вопросы для самоконтроля .

Глава пятая. Проектирование ректификационных установок

5-1. Общие сведения

5-2. Диаграмма равновесия. Материальный баланс ректификационной колонны

5-3. Построение рабочих линий для расчета ректификационной колонны

5-4. Графический метод определения числа теоретических тарелок в ректификационной колонне

5-5. Тепловой баланс ректификационной колонны

5-6. Схемы ректификационных установок

5-7. Конструкции ректификационных колонн

5-8. Гидродинамика и гидравлическое сопротивление барботажных колонн

5-9. Определение размеров ректификационных колонн

Число единиц переноса

Число тарелок

Конструктивные элементы ректификационной колонны

5-10. Сравнение конструкций ректификационных колонн

5-11. Пути экономии тепла в ректификационных установках

5-12. Последовательность проектирования барботажной ректификационной колонны

Вопросы для самоконтроля

Глава шестая. Проектирование холодильных установок

6-1. Общие сведения

6-2. Схемы пароэжекторных холодильных установок

6-3. Испарители

6-4. Главные и вспомогательные эжекторы

6-5. Конденсаторы

6-6. Последовательность проектирования пароэжекторной холодильной установки

6-7. Абсорбционные холодильные установки. Принцип действия и классификация

6-8. Процессы абсорбционной холодильной установки на i—ξ-диаграмме

6-9. Рабочие схемы и методика расчета абсорбционной холодильной

Установки

6-10. Аппараты абсорбционных холодильных установок

Конденсаторы

Испарители

Абсорберы

Генераторы

Теплообменники и переохладители

6-11. Пример расчета абсорбционной холодильной установки

Вопросы для самоконтроля

Глава седьмая. Динамика процессов тепло- и массообмена

7-1. Динамические характеристики рекуперативного теплообменника «труба в трубе»

7-2. Динамические характеристики выпарных аппаратов

7-3. Динамические характеристики ректификационных колонн

Вопросы для самоконтроля

Глава восьмая. Вспомогательное оборудование тепло-использующих установок

8-1. Конденсаторы

8-2. Вспомогательные теплообменники

8-3. Насосы для перекачивания жидкостей

8-4. Конденсатоотводчики

8-5. Брызгоотделители

8-6. Устройства для разделения неоднородных жидких систем

8-7. Конденсатные баки и промежуточные емкости

8-8. Расширительные бачки-сепараторы

8-9. Устройства для очистки пара

8-10. Устройства для очистки конденсата

8-11. Трубопроводы теплоиспользующих установок

8-12. Специальные приборы для контроля технологических процессов

Вопросы для самоконтроля

Раздел второй

ИЗГОТОВЛЕНИЕ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИХ УСТАНОВОК

Глава девятая. Конструкционные материалы и их выбор

9-1. Требования к конструкционным материалам

9-2. Чугуны

9-3. Стали

Углеродистые стали

Легированные стали

9-4. Цветные металлы

9-5. Сплавы на медной основе

9-6. Влияние низких температур и облучения в реакторах на механические свойства металлов

9-7. Коррозия металлов в химической аппаратуре

Влияние среды на коррозию

Защита металлов от коррозии

9-8. Неметаллические материалы

Силикатные материалы

Углеграфитовые материалы

Пластические массы

Каучуковые материалы

9-9. Металлопласт

Вопросы для самоконтроля

Глава десятая. Конструкция и технология изготовления теплообменных аппаратов в зависимости от применяемых материалов

10-1. Конструирование литой аппаратуры

10-2. Конструирование сварных элементов аппаратов

10-3. Влияние способов обработки заготовок

10-4. Влияние свойств материалов

Аппараты из сталей аустенитного класса

Аппараты из меди

Аппараты из сплавов алюминия

Особенности конструирования эмалированных аппаратов

Конструирование деталей из прессматериалов

Вопросы для самоконтроля

Глава одиннадцатая. Расчет элементов теплообмениых аппаратов на прочность

11-1. Выбор метода расчета и коэффициента запаса прочности

11-2. Расчет цилиндрических сосудов на прочность

11-3. Расчет на прочность крышек и днищ

11-4. Расчет фланцевых соединений

11-5. Проверка напряжений в трубах и в корпусе аппарата жесткой конструкции

11-6. Расчет толщины трубной решетки

11-7. Расчет опор на прочность

Вопросы для самоконтроля

Глава двенадцатая. Изготовление теплообменных аппаратов

12-1. Общие положения

12-2. Чугунные теплообменники

12-3. Стальные теплообменники

Разработка технологического процесса

Заготовки деталей

Изготовление цилиндрического кожуха теплообменного аппарата

Контроль качества сварных соединений теплообменных аппаратов

Изготовление днищ и крышек

Линзовые компенсаторы

Фланцы

Термическая обработка

Изготовление и сборка трубчатки

Изготовление теплообменников для сверхвысоких давлений

12-4. Углеграфитовые теплообменники

12-5. Уплотнение резьбовых, фланцевых и сальниковых соединений

Вопросы для самоконтроля

Глава тринадцатая. Монтаж, испытание и приемка в эксплуатацию теплоиспользующих установок

13-1. Сборка теплообменников

13-2. Монтаж теплообменной аппаратуры

Организация монтажно-сборочных работ

Монтаж теплообменников

Монтаж арматуры и трубопроводов в пределах теплоиспользующей установки

13-3. Испытание сосудов на прочность и плотность

13-4. Тепловая изоляция теплойспользующнх установок

Значение тепловой изоляции

Свойства теплоизоляционных материалов

Монтаж теплоизоляционных конструкций

13-5. Регистрация и освидетельствование аппаратов и сосудов

Приемка в эксплуатацию теплоиспользующих установок

Вопросы для самоконтроля

Глава четырнадцатая. Эксплуатация, ремонт и охрана

труда при обслуживании теплоиспользующих установок

14-1. Эксплуатация теплоиспользующих установок

Обязанности дежурного персонала

Соблюдение эксплуатационного режима

Теплотехнические испытания установок

14-2. Особенности эксплуатации некоторых теплоиспользующих установок

Установки для подогрева жидкостей

Испарители н паропреобразователи

Выпарные установки

Ректификационные колонны

Пароэжекторные холодильные установки

Абсорбционные холодильные установки

Конденсаторы

14-3. Ремонт теплоиспользующих установок

Виды и организация ремонтов

Некоторые ремонтные работы. Устранение неполадок и аварии

14-4. Охрана труда и ее организация

Вопросы для самоконтроля

Литература

ОПИСАНИЕ:
Изложены в систематизированной форме сведения по конструкциям и техническим характеристикам теплообменников воздушного охлаждения (ТВО) и основным узлам в отдельности. Приведены апробированные методы проектного и проверочного теплового, аэродинамического, гидравлического и механического расчетов ТВО, даны примеры проектирования и подбора для конкретных условий. Особое внимание уделено выбору надежных, достоверных расчетных формул, критериальных уравнений и рекомендаций по конвективному теплообмену и гидро- аэродннамическому сопротивлению тенлопередающих поверхностей ТВО. Содержатся способы энергетической оптимизации компоновочных параметров секций и поверхностей теплообмена, освещены вопросы тепловых испытаний, регулирования производительности и рассмотрены меры противошумной защиты. Для инженеров-конструкторов и разработчиков ТВО, инженерно-технических работников конструкторских бюро заводов химического и энергетического машиностроения, персонала заводов-изготовителей теплообменной аппаратуры. Может быть полезна студентам вузов, специализирующихся по химическому и теплоэнергетическому аппарато-строению.

СОДЕРЖАНИЕ:

Предисловие

Введение

Глава первая. Области применения, схемы технологических и энергетических установок с TBO

Список литературы

Глава вторая. Конструктивные и технические характеристики TBO и их основных узлов

2 . 1 . Классификация TBO.

2 . 2 . Конструкции и технические характеристики основных узлов TBO

2 . 3 . Вентиляторы TBO

2.4. Конструкции и технические характеристики TBO общего назначения

2 . 5 . Конструкция и технические характеристики TBO специального назначения

2 . 6 . Типы и технология производства оребренных труб ABO

Глава третья. Основные положения теории теплоаэродинамического и гидравлического расчетов TBO

Условные обозначения

3 . 1 . Тепловой расчет

3 . 2 . Гидравлический расчет

3 . 3 . Аэродинамический расчет

3 . 4 . Увлажнение воздуха

Список литературы

Глава четвертая. Теплоотдача и гидравлические сопротивления при движении однофазных теплоносителей внутри труб и каналов

Условные обозначения

4 . 1 . Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при течении газов и жидкостей в гладких трубах

4 . 1 . 1 . Гидравлическое сопротивление при изотермическом течении теплоносителя

4 . 1 . 2 . Теплообмен и сопротивление трения при неизотермическом гидродинамически стабилизированном течении теплоносителя

4 . 1 . 3 . Расчет коэффициента теплоотдачи на начальном участке канала

4 . 1 . 4 . Теплообмен в трубах при совместном влиянии свободной и вынужденной конвекции

4 . 2 . Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при течении газов и жидкостей в кольцевых каналах с гладкими стенками

4 . 2 . 1 . Ламинарное течение

4 . 2 . 2 . Турбулентное течение

4 . 2 . 3 . Теплоотдача при двухстороннем обогреве

Глава пятая. Теплоотдача и аэродинамическое сопротивление поперечно-обтекаемых пучков оребренных труб TBO

5.1. Шахматные пучки круглых труб со спиральными накатными и навитыми ребрами

5.2. Шахматные пучки труб с круглыми литыми ребрами

5.3. Шахматные пучки труб с эллиптическим оребрением

5.4. Круглые оребренные трубы в условиях свободной конвекции

5.5. Шахматные пучки труб с проволочным оребрением

5.6. Шахматные пучки труб с накатными разрезными ребрами

Глава шестая. Термическое контактное сопротивление оребренных труб TBO

6.1. Биметаллические трубы с накатными ребрами

6.2. Трубы с навитыми за вальцован HbLM и ребрами

6.3. Трубы с навитыми KLM- и L-ребрами

Глава седьмая. Гидравлическое сопротивление и теплоотдача при конденсации чистых паров и парогазовых смесей внутри труб

Введение

7 . 1 . Гидравлическое сопротивление при конденсации в горизонтальных трубах

7 . 2 . Теплоотдача на внешней поверхности труб

7 . 3 . Теплоотдача внутри труб, произвольно ориентированных в пространстве

7 . 4 . Влияние неконденсирующихся газов на теплообмен при конденсации

7 . 5 . Интенсификация теплоотдачи при конденсации пара внутри труб

7 . 6 . Интенсификация теплоотдачи при конденсации неподвижного пара на трубах

Список литературы

Глава восьмая. Методы выбора поверхностей теплообмена

Условные обозначения

8 . 1 . Комплексные характеристики поверхности теплообмена

8 . 2 . Комплексная характеристика теплообменного аппарата

8.3. Оптимизация энергетического показателя теплообменного аппарата

8 . 4 . Определение основных параметров теплообменного аппарата

8 . 5 . Влияние изменений структуры эксплуатационных затрат на экономическую эффективность теплообменных аппаратов

8 . 6 . КПД теплообменных аппаратов

Глава девятая. Исследование рабочих характеристик TBO на математической модели

9 . 1 . Особенности и закономерности рабочего процесса TBO

9 . 2 . Показатели совершенства трубного пучка

9 . 3 . Граничные условия математической модели

9 . 4 . Результаты исследований и рекомендации

9 . 5 . Методика поверочного теплового и аэродинамического расчета TBO

Глава десятая. Повышение эффективности воздушно-водяных теплообменников

1 0 . 1 . Результаты исследований по обеспечению работы BBT в режиме максимальной теплопередачи

1 0 . 2 . Методика и пример расчета BBT с неподвижной поверхностью теплообмена

Глава одиннадцатая. Расчеты на прочность основных конструктивных элементов TBO

1 1 . 1 . Основные положения

1 1 . 2 . Расчет основных узлов и элементов камер TBO

11.3. Прибавка к толщине стенки и коэффициенты прочности сварных швов

Глава двенадцатая. Методы исследований ТВО

1 2 . 1 . Контроль качества механического соединения ребер в биметаллической трубе

1 2 . 2 . Исследование теплоаэродинамических характеристик трубных пучков

1 2 . 3 . Испытания теплообменников на плотность и прочность

Глава тринадцатая. Автоматизация и КИП при эксплуатации TBO

Глава четырнадцатая. Техника безопасности и меры борьбы с шумом при эксплуатации TBO

1 4 . 1 . Причины, влияющие на безопасность обслуживания TBO

1 4 . 2 . Защита от аварийного повышения давления

1 4 . 3 . Предотвращение утечек рабочей среды

1 4 . 4 . Обеспечение электробезопасности

1 4 . 5 » Обслуживающие площадки и защитные ограждения

I 4 . 6 . Снижение уровня шума и вибрации в конструкции TBO

1 4 . 7 . Снижение уровня шума кулисами и экранами

14.8.Допустимые уровни ImiMa и вибрации. Измерения

1 4 . 9 . Обеспечение безопасности при эксплуатации TBO

Глава пятнадцатая. Примеры расчетов TBO

1 5 . 1 . Расчет TBO из эллиптических несущих труб с эллиптическими спиральными ребрами Расчет TBO из круглоребристых труб

ОПИСАНИЕ:
В книге описаны схемы 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 расчеты на прочность узлов и деталей тепломассообменной аппаратуры, сосудов высокого давления. Рассмотрены вопросы испытания, пуска и эксплуатации.

СОДЕРЖАНИЕ:

ОПИСАНИЕ:
В книге систематизированы важнейшие сведения по теплообменным аппаратам систем судовых, тепловозных, автомобильных и авиационных энергетических установок. Освещены конструкции теплообменных аппаратов, вопросы их проектирования и расчета, методы анализа работы, даны программы расчета и обработки экспериментальных данных. Рекомендовано для инженерно-технических работников институтов машиностроительных предприятий, занимающихся созданием и совершенствованием теплообменных аппаратов.

СОДЕРЖАНИЕ:

Предисловие

Основные условные обозначения

1. Технические характеристики TA

1.1. Классификация TA

1.2. Кожухотрубные TA

1.3. Рекуперативные TA другой конструкции

1.4. Регенеративные TA

1.5. Теплоносители

1.6. Показатели эффективности TA

2. Основные положения теории TA

2.1. Тепловая эффективность и ее функции

2.2. Средний температурный напор

2.3. Определение концевых температур

2.4. Ряды, комплексы и системы TA

2.5. Краткие сведения из теории регенеративных TA

3, Теплопередача и сопротивление TA

3.1. Расчет коэффициента теплопередачи рекуперативного TA

3.2. Теплоотдача и сопротивление в каналах

3.3. Теплоотдача и сопротивление трубных пучков

3.4. Теплоотдача и сопротивление насадок регенеративных TA

3.5. Учет обводных течений в кожухотрубных рекуперативных TA

4. Методы теплового расчета TA

4.1. Классификация расчетов TA

4.2. Методы проектных и поверочных расчетов рекуперативных TA

4.3. Методы расчета регенеративных TA

4.4. Алгоритмы исследовательских расчетов

4.5. Оптимизация TA

5, Автоматизированное проектирование TA

5.1. Принципы построения и структура АП

5.2. Информационное и математическое обеспечение

5.3. Обобщенные структуры расчетов TA

5.4. Технические средства САПР и развитие АП

6, Методы испытаний TA и обработка их результатов

6.1. Цели и задачи испытаний, обработка их результатов

6.2. Дисперсионный и корреляционный анализы

6.3. Программа RAEF

6.4. Программа TOLREG

6.5. Программа MARAL

Список литературы

Перечень ГОСТов

Сокращения

Предметный указатель

ОПИСАНИЕ:
В книге изложены основы расчета и конструирования наиболее распространенных тепловых аппаратов: поверхностных теплообменников (преимущественно трубчатых подогревателей и холодильников), выпарных аппаратов и выпарных установок прямого тока.
Дается методика анализа их работы, приводятся мероприятия по экономии тепла и повышению их производительности и высказываются соображения по. выбору рациональных конструкций всех аппаратов. Изложение сопровождается примерами расчетов (тепловым, конструктивным, гидравлическим, механическим).
Книга предназначается для студентов теплоэнергетических и химико-технологических специальностей и инженерно-технических работников, имеющих дело с тепловыми аппаратами в промышленности.

СОДЕРЖАНИЕ:

Глава первая

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ И К Л А С С И Ф И К А Ц И Я ТЕПЛООБМЕННЫХ У С Т Р О Й С Т В

1-1. Назначение и основные типы теплообменных устройств. Теплоносители и охлаждающие агенты

1-2. Определение тепловых нагрузок и расходов теплоносителей и охлаждающих агентов

1-3. Теплообменные устройства с паровым обогревом

1-4. Теплообменные устройства с обогревом горячими жидкостями

1-5. Теплообменные устройства с газовым обогревом

1-6. Охлаждение в поверхностных холодильниках

1-7. Нагревание и охлаждение в реакционных аппаратах

1-8. Утилизационные теплообменные устройства

1-9. Классификация теплообменных аппаратов

Глава вторая

ТЕПЛОВЫЕ Р А С Ч Е Т Ы ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ А П П А Р А Т О В

2-1. Виды тепловых расчетов

2-2. Основные уравнения теплового расчета аппаратов. Определение поверхности теплообмена

2-3. Характер изменения температур рабочих сред в теплообменных аппаратах

2-4. Средняя разность температур и ее вычисление

2-5. Выбор направления тока рабочих сред в теплообменных аппаратах

2-6. Выбор конечных температур рабочих сред в теплообменных аппаратах

2-7. Определение средних температур рабочих сред

2-8. Методика определения коэффициентов теплопередачи аналитическим путем

а) Постановка вопроса

б) Коэффициент теплопередачи при чистой поверхности теплообмена. Тегмические сопротивления

в) Анализ основного соотношения для коэффициента теплопередачи. Расчет температуры стенок JS

г) Коэффициент теплопередачи при загрязненной поверхности нагрева. Коэффициент использования поверхности теплообмена

д) Порядок расчета коэффиш ентов теплопередачи

2-9. Основные расчетные уравнения по конвективному теплообмену

A. Классификация явлений конвективного теплообмена

Б. Общий вид критериальных уравнений и расчетных формул при конвективьом теплообмене

B. Теплоотдача в вынужденном потоке вдоль каналов

Г. Теплоотдача в вынужденном поперечном потоке

Д. Теплоотдача в свободном потоке

Е. Теплоотдача при пленочной конденсации паров

2-10. Методика проектных тепловых расчетов теплообменных аппаратов

2-11. Методика поверочных тепловых расчетов теплообменных аппаратов

2-12 Тепловой расчет процессов периодического нагревания и охлаждения

Глава третья

КОНСТРУКТИВНЫЙ И ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

3-1. Задачи и содержание конструктивного расчета теплообменных аппаратов

3-2. Расчет проточной части трубного пространства

3-3. Выбор размещения трубок в трубных плитах

3-4. Определение внутреннего диаметра корпуса аппарата

3-5. Расчет проточной части межтрубного пространства

3-6. Определение диаметров патрубков

3-7. Задачи гидромеханического расчета теплообменных аппаратов

3-8, Гидравлическое сопротивление теплообменных аппаратов

3-9. Определение коэффициентов сопротивления трения

3-10. Выбор коэффициентов местных сопротивлений

Глава четвертая

ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

4-1. Общие принципы конструирования теплообменных аппаратов

4-2. Основные конструктивные элементы и узлы теплообменных аппаратов

4-3. Трубчатые теплообменники жесткой конструкции

4-4. Трубчатые теплообменники нежесткой конструкции

4-5. Трубчатые теплообменники полужесткой конструкции

4-6. Элементные теплообменники

4-7. Другие типы поверхностных теплообменников

4-8. Сравнительная оценка и выбор конструкций теплообменных аппаратов

4-9. Оптимальный режим работы теплообменных аппаратов

Глава пятая

ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОК

5-1. Назначение и классификация выпарных установок

5-2. Основы тепловых расчетов выпарных установок

5-3. Определение нагрузок корпусов выпарных установок. Тепловой баланс корпуса

5-4. Простейший расчет нагрузок корпусов выпарной установки. Эффективность пароотбора

5-5. Расчет нагрузок корпусов выпарной установки по методу проф. И. А. Тищенко

5-6. Расчет нагрузки корпусов выпарной установки с учетом тепловых потерь

5-7. Сравнение различных методов расчета

5-8. Особенности расчета выпарных установок под давлением

5-9. Особенности расчета выпарных установок с промежуточным подводом пара

5-10. Расчет коэффициентов теплопередачи выпарных аппаратов

5-11. Основы расчета температурного режима выпарных установок

5-12. Распределение полезной разности температур по корпусам

5-13 Методика проектных тепловых расчетов выпарных установок

5-J4 Методика поверочных тепловых расчетов выпарных установок

Глава шестая

ОСНОВЫ ДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОН

6-1. Постановка вопроса и основные соотношения. Характеристики выпарных устройств

6-2. Коэффициент накипеобразовання и факторы, его определяющие

6-3. Оптимальные напряжения поверхности нагрева корпусов выпарных установок

6-4 Повышение устойчивости и производительности выпарных установок. в условиях накипеобразовання

6-5. Изменение коэффициентов теплопередачи выпарных аппаратов в связи с накипеобразрванием

6-6. О регулировании температурного режима выпарных установок

6-7. Проектные и поверочные тепловые расчеты выпарных установок

Глава седьмая

ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИСПАРИТЕЛЕЙ И ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ

7-1. Общая характеристика конструкций испарителей и выпарных аппаратов

7 2. КлассиФикаиия испарителей и выпарных аппаратов

7-3. К.РитеРии Для сравнения конструкций испарителей и выпарных аппаратов

7-4. Основные типовые конструкции испарителей и выпарных аппаратов

7-5. Вспомогательные устройства испарителей и выпарных аппаратов

7-6. Основные положения по выбору конструкций испарителей и выпарных аппаратов

7-7. Оптимальный режим работы испарителей и выпарных аппаратов

Глава восьмая

МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ И ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ

8-1. Задачи и содержание механического расчета элементов теплообменных аппаратов

8-2. Требования, предъявляемые к элементам теплообменных аппаратов

8-3. Расчет элементов корпуса аппарата

8 4. Расчет укреплений вырезов в цилиндрических обечайках и днищах

8-5. Расчет трубчатки теплообменного устройства

8-6. Расчет разъемных прочно-плотных соединений

8-7. Расчет опор на прочность

8-8. Механический расчет выпарного аппарата (жесткой конструкции)

8-9. Механический расчет теплообменника нежесткой конструкции

8-10. Механический расчет реактора (с паровой рубашкой)

Использованная литература

Предметный указатель

ОПИСАНИЕ:
Книга состоит из двух разделов. В первом рассмотрены процессы тепло- и массообмена в различных промышленных теплообменных аппаратах, выпарных, ректификационных н сушильных установках. Приведены основные типы, конструкции и схемы этих устройств и даны некоторые методы и примеры их теплового, гидравлического и механического расчетов. Рассмотрено вспомогательное оборудование — ковденсатоотводчики и конденсационные устройства и коэффициенты совершенства теплообменных аппаратов и теплоиспользующих установок.
Второй раздел книги посвящен рассмотрению основных типов и конструкций компрессионных, абсорбционных и пароэжекторных холодильных установок и трансформаторов тепла, указаны области их применения, приведены основные уравнения н даны примеры их термодинамического и конструктивного расчета.
Книга соответствует программе курса «Тепломассообменные и холодильные установки» н предназначена в качестве учебника для студентов технических вузов по специальности «Промышленная теплоэнергетика». Она может служить пособием для инженеров и техников, работающих в области проектирования и эксплуатации промышленных теплоиспользующих установок.

СОДЕРЖАНИЕ: