Из всех известных неметаллических химически стойких материалов только графитовые материалы лишены указанных недостатков. Эти материалы также инертны к воздействию большинства агрессивных средств, разрушают их только сильные окислители и горячие щелочи.
В настоящее время из графитовых материалов изготавливают различные аппараты, детали труб, насосы, блоки для футеровки сборников кислот и реакторов и многие другие изделия.
Для пропитки графита с целью снижения его пористости применяют полимерные материалы: фенолформальдегидную, полихлорвиниловую, фурфурольную и анилиновые смолы, бакелитовые лаки.
Коэффициент теплопроводности искусственного графита 0,09 – 0,13 кВт/(м К) (у стали 0,04 – 0,08 кВт/(м К)). Коэффициент термического расширения пропитанного графита лежит в пределах 2,0 – 4,0 10-6 1/К, т.е. примерно в 10раз меньше, чем у стали. Графит обладает высокой способностью к сопротивлению термическому удару, т.е. весьма устойчив к растрескиванию, т.е. может быть использован для создания аппаратуры, работающей в условиях резких колебаний температуры /8/.
В поверхностных и пленочных аппаратах поверхностью соприкосновения фаз является зеркало медленно движущейся жидкости или поверхность стекающей жидкой пленки. Т.к. поверхность соприкосновения мала, то устанавливают несколько последовательных аппаратов, в которых жидкость и газ движутся прямо или противотоком. Для того чтобы жидкость перемещалась самотеком, каждый последующий по ходу жидкости аппарат располагают ниже предыдущего.
Пленочные противоточные аппараты работают при скоростях газа, не превышающих скорости захлебывания /10/. Начало захлебывания характеризуется резким возрастанием гидравлического сопротивления, а также количества находящейся в аппарате жидкости. Поэтому при больших расходах газа экономичнее использование прямотока. Гидравлическое сопротивление таких аппаратов мало.
В настоящее количество исследований, проведенных по изучению гидродинамики, тепло- и массообмена в пленках или на поверхности жидкости, недостаточно и не позволяет произвести необходимые расчеты и определения для каждого отдельного случая. Тем не менее эти процессы получили уже достаточно широкое распространение в технологии, создан ряд пленочных теплообменных и массообменных аппаратов, отличающихся высокой эффективностью.
Поскольку аналитическое изучение технологических режимов пленочных процессов представляет значительные трудности, основным путем их количественного изучения являются экспериментальные исследования /10/.
2.2.4. Основные параметры, критерии подобия, определяющие пленочные процессы и основные расчетные зависимости пленочных аппаратов в технологических процессах
Критерий Рейнольдса /10/, характеризующий гидродинамику потока и представляющий соотношение сил инерции и сил вязкости:
Re = 4Г/ν = dЭКВw/ ν = 4δw/ν, (2.15)
dЭКВ = 4δ, (2.16)
где Г – массовая плотность орошения, кг/(м с); dЭКВ – эквивалентный диаметр, м; δ – средняя толщина пленки,м; w – скорость стекания пленки, м/с.
Определенные трудности вызывает определение толщины пленки, которая зависит от расхода жидкости, диаметра трубы, вязкости жидкости и т.д., т.е. от режима движения жидкости. В литературе /10/ представлены результаты экспериментальных исследований, упрощающие нахождение толщины пленки для различных режимов.
Критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность процесса конвективного тепло- и массообмена:
при теплоотдаче:
Nu = 4 α δ/λ, (2.17)
при массоотдаче:
Nu' = 4 β δ/DЖ, (2.18)
где α и β – коэффициенты тепло- и массоотдачи, соответственно, кг/(с м2); λ – коэффициент теплопроводности среды, кДж/(м с К); DЖ – коэффициент молекулярной диффузии, кг/(с м2).
Критерий Прандтля, являющийся физическим параметром и характеризующий теплофизические свойства жидкости:
при теплоотдаче:
Рr = c μ/λ, (2.19)
при массоотдаче:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.