|
|
|
Главная --> Справочник терминов Поверхности внутреннего В последние годы при проектировании установок НТА стали отказываться от промежуточного охлаждения насыщенного абсорбента по схеме «абсорбер—холодильник—абсорбер», так как при такой организации процесса достигаются низкие коэффициенты теплопередачи, и поэтому для съема тепла абсорбции требуются большие поверхности теплообмена (это связано с низкой скоростью движения абсорбента и отсутствием возможности регулировать ее из-за ограниченного напора жидкости в системе). Кроме того, съем тепла при наличии такой схемы осуществляется локально, в одной или двух точках, хотя интенсивное выделение тепла при абсорбции нежелательных легких углеводородов осуществляется одновременно на нескольких верхних тарелках абсорбера. Пластинчатые теплообменники обладают следующими преимуществами по сравнению с кожухотрубчатыми: при одной и той же поверхности теплообмена габариты и масса их меньше; из-за более низкого термического сопротивления требуется меньшая поверхность теплообмена. При одних и тех же режимах движения среды коэффициент теплопередачи в пластинчатых теплообменниках в 2—3 раза выше, чем в кожухотрубчатых [52]. По конструктивному признаку соединения пластин между собой пластинчатые тешгообменные аппараты можно разделить на разборные, полуразборные и неразборные (сварные, блочные). Каждый из трех типов применяют в зависимости от степени доступности поверхности теплообмена для осмотра и механической чистки. В разборных теплообменниках межпластинчатые каналы уплотняют с помощью прокладок. Существенный недостаток разборных пластинчатых теплообменников — большое число прокладок в узлах уплотнения. Прокладочные материалы, используемые для изготовления прокладок, характеризуются ограниченной тепловой и коррозионной стойкостью и, следовательно, они снижают надежность работы всей конструкции аппарата. Поэтому применение разборных пластинчатых теплообменников наиболее целесообразно, когда необходимы осмотр и механическая чистка всей поверхности теплообмена. Иногда одна из рабочих сред не оставляет на поверхности теплообмена загрязнений, требующих обязательной разборки аппарата. Тогда можно использовать полуразборные пластинчатые теплообменники. Основное отличие их от разборных аппаратов — применение попарно сваренных пластин, образующих неразборные каналы для одной из рабочих сред, ^злы из попарно сваренных пластин соединяют в пакет и уплотняют с помощью прокладок; между ними делают разборные каналы. При таком конструктивном исполнении аппарата вдвое уменьшается число прокладок в нем и, следовательно, увеличивается надежность работы аппарата в целом. Аппараты воздушного охлаждения вертикального типа (рис. 28, б) характеризуются вертикальным расположением тепло-передающей поверхности. Вентилятор в этом случае располагают сбоку. Аппараты вертикального типа применяют на установках, где требуются относительно небольшие поверхности охлаждения. Вертикальные аппараты занимают небольшую площадь, поэтому они особенно удобны при модернизации или расширении производства, когда увеличение поверхности теплообмена лимитируется отсутствием площади для ее размещения. Приводимые ниже элементы расчета пластинчатых теплообменников применимы в том случае, если теплоносители находятся в однофазном состоянии. Цель проектного расчета пластинчатого теплообменника — определение необходимой поверхности теплообмена, числа пластин, схемы их компоновки и гидравлического сопротивления. Требуемую поверхность рассчитывают так, как показано выше. На основе расчетной поверхности теплообмена выбирают Рс„ — ближайшую стандартную поверхность (табл. V. 12). На этом тепловой расчет пластинчатого теплообменника заканчивают и переходят к конструктивному расчету. Процесс полимеризации изопрена проводят непрерывным способом в батарее из 4—6 аппаратов. Температуру полимеризации увеличивают по» ходу процесса с целью достижения конверсии изопрена 85—90%. В качестве полимеризаторов используются аппараты с мешалками, снабженными лопастями и скребками, обеспечивающими интенсивное равномерное перемешивание во всем объеме полимеризатора и непрерывную очистку поверхности теплообмена. Скребковые мешалки позволяют повысить коэффициент теплопередачи в 2—3 раза по сравнению с рамными и турбинными мешалками и предотвратить зарастание поверхности теплообмена полимером. Средний температурный напор. Для характеристики движущей силы процесса теплопередачи необходимо знать разность температур потоков, обменивающихся теплом. Схема изменения разности температур потоков вдоль поверхности теплообмена показана на рис. 87. Из рисунка видно, что в тепло-обменных аппаратах разность температур и температура потоков непрерывно изменяются, поэтому в расчетах в качестве Д? принимается ее среднее (Aicp) или среднелогарифмическое (Д?ср ig) значение. Величина Д?ср — это средняя движущая сила процесса теплопередачи. Она называется средним температурным напором. Чем меньше температурный напор Ai между потоками, тем больше должна быть величина поверхности теплообмена. Если Д? = 0, то величина поверхности теплообмена становится бесконечно большой. \ Важно отметить, что напряжение сдвига и скорость сдвига изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния (г) от оси вращения. Обычно их рассчитывают у поверхности внутреннего (г = ./?1) или. внешнего (г = 7?2) цилиндра. Напряжение сдвига (т) и скорость сдвига (у) следует рассчитывать для одного и того же положения вискозиметра. Забинтованные рукава на тележках 17 вулканизуются в котле 18 в среде насыщенного пара. На столах 19 производится разбинтовка рукавов, тканевые ленты возвращают на повторное использование. Вулканизованный рукав снимают с дорна на специальном устройстве 20 с транспортером 21. После осмотра дорн (при отсутствии на нем дефектов) возвращают в производство, а на концы рукава надевают штуцера. Для этого концы рукава изнутри и снаружи на длину 20—30 см промазывают вулканизующейся пастой. Затем на них надевают наружный цилиндр штуцера, а в полость рукава вставляют внутренний цилиндр. На поверхности внутреннего цилиндра имеются кольцевые канавки, а на поверхности внешнего — ребра, которые при правильной сборке штуцера располагаются точно над канавками. При обжатии наружного цилиндра на гидравлическом прессе 22 ребра вдавливаются в канавки, что обеспечивает надежное крепление штуцера к рукаву. Готовые рукава подвергают испытанию на прочность: в течение 10 мин их выдерживают под давлением, в 1,25 раза превышающем рабочее. Обратимся к рис. 4.8. Пространство между двумя цилиндрами занято одним компонентом, например каучуком, а темная полоса означает второй компонент. Что произойдет, если внутренний цилиндр начнет вращаться против часовой стрелки? Слой жидкости, прилегающий к поверхности внутреннего цилиндра, вследствие сцепления с нею начнет двигаться с той же скоростью, что и эта поверхность. Высокая вязкость системы обусловливает низкое значение критерия Рейнольдса (Re <^ 1) и слоистое (ламинарное) течение. Каждая частица жидкости будет двигаться по концентрически замкнутым траекториям с тем меньшей скоростью, чем больше расстояние от центра окружности. Слой, прилегающий к поверхности наружного цилиндра, будет неподвижен. Второй компонент также будет вовлечен в круговое движение, и результаты его целиком зависят от первоначальной ориентации компонентов. Если диспергируемая фаза (второй компонент) простирается от поверхности внутреннего цилиндра до поверхности внешнего цилиндра (рис. 4.8, а), то по мере вращения внутреннего цилиндра в Двумерной системе прямая полоса трансформируется в спираль, все время как бы удлиняясь и утоняясь. Расстояние между ближайшими витками спирали г называют толщиной полос, и оно может служить мерой разделения компонентов. Из схемы следует: Таким образом, при увеличении частоты вращения внутреннего цилиндра толщина полос постепенно уменьшается, а площадь поверхности раздела между компонентами увеличивается. Деформация в перемешиваемой системе будет продолжаться до тех пор, пока толщина полос не станет равной линейным размерам предельных частиц, перемешиваемых компонентов. Спиральная лента потеряет сплошность, разрушится на частицы, которые равномерно распределятся во всем объеме, заключенном между поверхностями внутреннего и внешнего цилиндра. Важно отметить, что напряжение сдвига и скорость сдвига изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния (г) от оси вращения. Обычно их рассчитывают у поверхности внутреннего (r~Ri) или. внешнего (г = R2) цилиндра. Напряжение сдвига (т) и скорость сдвига (у) следует рассчитывать для одного и того же положения вискозиметра. Для определения числа и природы вращательных изомеров, а также заселенностей конформаций дивинилсульфида и'его ана-, логов использованы методы атом-атомных потенциалов и карт потенциальной энергии [499]. Как уже отмечалось выше, положение минимумов на потенциальной поверхности внутреннего вращения определяется соотношением. двух конкурирующих факторов: пространственного затруднения и р—л-взаимодействия. Первый фактор характеризует взаимодействие несвязанных между собой атомов, которое препятствует реализации плоских конформаций рассматриваемых молекул. Наибольшую роль пространственное затруднение должно играть "в цие-цис-форые за счет сильного отталкивания ^-водородных атомов винильных групп. Для расчета энергии пространственного затруднения избран метод атом-атомных потенциалов, количественно учитывающий способность молекулы к деформации валентных углов по сравнению с их злачениями в ненапряженных молекулах. Второй фактор (р-хс-взаимодействие) для каждого из двух внутренних вращений может быть представлен первыми двумя членами разложения в ряд Фурье: Для определения числа и природы вращательных изомеров, а также заселенностей конформаций дивинилсульфида и его аналогов использованы методы атом-атомных потенциалов и карт потенциальной энергии [499]. Как уже отмечалось выше, положение минимумов на потенциальной поверхности внутреннего вращения определяется соотношением. двух конкурирующих факторов: пространственного затруднения и р—л-взаимодействия. Первый фактор характеризует взаимодействие несвязанных между собой атомов, которое препятствует реализации плоских конформаций рассматриваемых молекул. Наибольшую роль пространственное затруднение должно играть "в цие-цис~форые за счет сильного отталкивания ^-водородных атомов винильных групп. Для расчета энергии пространственного затруднения избран метод атом-атомных потенциалов, количественно учитывающий способность молекулы к деформации валентных углов по сравнению с их значениями в ненапряженных молекулах. Второй фактор (р-хс-взаимод'ействие) для каждого из двух внутренних вращений может быть представлен первыми двумя членами разложения в ряд Фурье: __ Особенно плодотворными оказались методы, связанные с применением гидродинамического поля. Обычный прибор состоит из двух концентрических цилиндров, кольцеобразный зазор между которыми заполняется исследуемым раствором; внешний цилиндр вращается со скоростью 100— 3000 об/мин. Скорость течения жидкости меняется от нуля (у поверхности внутреннего цилиндра) до значения, равного скорости вращения внешнего цилиндра; таким образом, движущаяся жидкость разбивается на множество слоев, в которых стержнеобразные молекулы стремятся ориентироваться в направлении потока. Вследствие этого раствор приобретает свойства кристаллического вещества, т. е. в нем появляется анизотропия (оси) и двойное лучепреломление. По величине двойного лучепреломления и по наклону «осей» относительно скрещенных поляризатора и анализатора можно судить о размере и жесткости молекул, содержащихся в растворе. Кристаллизация полимеров с образованием шиш-кебабов в условиях, где роль растягивающего поля не так очевидна (ультразвуковой метод, кристаллизация в парах растворителя), привела к появлению различных теорий, отрицающих необходимость предварительного распрямления макромолекул в кристаллизующемся растворе. Нагасава, например, пришел к заключению, что при кристаллизации раствора в сдвиговых полях растут обычные КСЦ по механизму винтовой дислокации, а структура типа шиш-кебаб возникает лишь из-за деформации винтового кристалла под действием сдвига. Однако недавние работы [68, 71] убедительно показывают, что кристаллизация с образованием шиш-кебабов происходит в условиях молекулярной ориентации. Мэклей [71] прикреплял микроскопическую сетку ребром к поверхности внутреннего вращающегося цилиндра, перемешивающего переохлажденный раствор полимера. Он получал на ней шиш-кебабы даже при очень медленном перемешивании, при котором в отсутствии сетки не воз- Известно, что за твердой частицей, помещенной в поле течения (даже однородное), скорость потока равна нулю и возрастает до среднего значения на некотором расстоянии от нее. Таким образом создается продольный градиент скорости, благодаря которому микромолекулы разворачиваются. По-видимому, аналогичный эффект возникает и при обтекании сетки парами растворителя. Образование шиш-кебабов связывают с существованием именно этих локальных продольных градиентов, вызывающих существенное уменьшение степени свернутости молекулярных клубков. Пеннингсу удалось провести непрерывный продольный рост кристаллов ПЭ, помещая кусок волокна ПЭ, полученного в прежних опытах, или у входа в капилляр, через который протекал переохлажденный раствор, или прикрепляя его к поверхности внутреннего вращающегося цилиндра, причем в обоих случаях поле течения было чисто сдвиговое. Однако, кристаллизация фибриллярного ПЭ и здесь, очевидно, происходит в локальном растягивающем поле за кончиком затравки, наличие которой, как было показано выше, модифицирует поле течения вокруг себя.  Поверхность материала Перекисные соединения Поверхность субстрата Поверхности адсорбента Поверхности катализатора Получения сероводорода Перерабатываемых материалов Поверхности обрабатываемого Поверхности пластмассы |
- |
Навигация