Установление вида критериев, входящих в уравнение подобия. Примеры

Критерии подобия носят названия по фамилиям выдающихся ученых, известных своими работами в соответствующей области наук. Полученный выше критерий характеризует механическое подобие и называется критерием Ньютона.

Получение критериев подобия из дифференциального уравнения сводится к следующим операциям: 1) составляется дифференциаль­ное уравнение процесса; 2) дифференциальное уравнение приво­дится к безразмерному виду делением обеих частей уравнения на правую или левую часть или делением всех слагаемых на один из членов с учетом его физического смысла; 3) вычеркиваются символы дифференцирования. Символы степеней дифференциалов сохраняются.

При проведении процесса физические величины в различных точках рабочего объема могут иметь различные значения. В этом случае в критериях подобия фигурируют усредненные значе­ния, и тогда пользуются усредненными критериями (числами) подобия.

Кроме критериев подобия, получаемых из дифференциальных
уравнений, используются также параметрические критерии, представляющие собой отношение двух одноименных величин и вытекающие непосредственно из условии задачи исследования.

Например, при изучении движения жидкости в канале процесс будет зависеть от соотношения длины трубы и диаметра l/ d=Г₂ (где Г — геометрический критерий подобия), относительной шерохова­тости и диаметра трубы Δ/ d=Г₂. Линейный размер, входящий в эти критерии подобия, называется определяющим разме­ром.

Все критерии подобия можно разделить на определяющие и определяемые. Определяющие критерии состоят только из физических величин, входящих в условия однозначности. Критерии подобия, в состав которых входит хотя бы одна величина, не входящая в условия однозначности, называются опреде­ляемыми.

Для обеспечения подобия необходимо равенство определяющих критериев. Равенство определяющих критериев является достаточ­ным условием подобия.

Неопределяющие критерии являются однознач­ной функцией определяющих критериев.

14. Классификация теплообменников. Кожухотрубный теплообменник. Назначение, устройство и область
применения.

Теплоиспользующие аппараты, применяемые в пищевых произ­водствах для проведения теплообменных процессов, называют теп­лообменниками. Теплообменники характеризуются разнообразием конструкций, которое объясняется различным назначением аппара­тов и условиями проведения процессов.

По принципу действия теплообменники делятся на рекуператив­ные, регенеративные и смесительные (градирни, скрубберы, кон­денсаторы смешения и т. д.).

В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделены стенкой и теплота передается от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку.

В регенеративных теплообменниках одна и та же теплообменная поверхность омывается попеременно горячим и холодным теплоно­сителями. При омывании горячим теплоносителем поверхность на­гревается за счет его теплоты, при омывании поверхности холод­ным теплоносителем она охлаждается, отдавая теплоту. Таким образом, теплообменная поверхность аккумулирует теплоту горя­чего теплоносителя, а затем отдает ее холодному теплоносителю.

Рекуперативные теплообменники в зависимости от конструкции разделяются на кожухотрубчатые, типа «труба в трубе», змеевиковые, пластинчатые, спиральные, оросительные и аппараты с рубаш­ками. Особую группу составляют трубные выпарные аппараты.

Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах.

Кожухотрубный вертикальный одноходовой теплообменник с неподвижными трубными решетками (рис. 14.11,а) состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен прива­ренными к нему трубными решетками с закрепленными в них гре­ющими трубами. Пучок труб делит весь объем корпуса теплообмен­ника на трубное пространство, заключенное внутри греющих труб, и межтрубное. К корпусу прикреплены с помощью болтового соеди­нения два днища. Для ввода и вывода теплоносителей корпус и

днища имеют патрубки. Один поток теплоносителя, например жидкость, направляется в труб­ное пространство, проходит по трубкам и выходит из теплооб­менника через патрубок в верх­нем днище. Другой поток тепло­носителя, например пар, вво­дится в межтрубное простран­ство теплообменника, омывает снаружи греющие трубы и выво­дится из корпуса теплообмен­ника через патрубок.

Рис. 14.11. Схема вертикального одно-ходового кожухотрубного теплообмен­ника с неподвижными трубными решет­ками и размещение труб в трубной

решетке:

/ — корпус, 2 — трубная решетка, 3 — греющая труба, 4 — патрубок, 5 — днища, 6 — опорная лапа; 7 — болт; 8 — прокладка, 9 — обечайка

Теплообмен между теплоносителями осуществляется через стенки труб.

Греющие трубы соединены с трубной решеткой сваркой либо развальцованы в ней (см. узел Б на рис. 14.11, а). Греющие трубы изготовляют из стали, меди или латуни.

Размещают греющие трубы в трубных решетках несколькими способами: по сторонам и вершинам правильных шестиугольников (в шахматном порядке), по сторонам и вершинам квадратов (кори­дорное) и по концентрическим окружностям. Такие способы разме­щения обеспечивают создание компактной конструкции теплооб­менника. Шаг размещения труб зависит от внешнего диаметра тру­бы.