Нагрев прямо паром: как рассчитать время нагрева
Thread Content
Нагревание 1 тонны воды непосредственным контактом с паром: от 20°C до 100°C, давление пара 0,3 МПа, температура — 135°C. Можно рассчитать, что для этого потребуется менее 300 кг пара, но как определить время нагрева? Разработка формулы прямой теплоотдачи между газовой и жидкой фазами.
В книге «Основы химической технологии» рассматриваются процессы передачи массы и тепла при прямом контакте газа и жидкости. Внутри обычно происходит конвективное охлаждение жидкости за счёт взаимодействия газа и жидкости в охлаждающей башне, после чего с помощью расчётов по отдельным секциям башни определяется её высота, соответствующая установленным требованиям. Ситуация следующая: жидкость находится в контейнере, а пар поступает внутрь контейнера через отверстие в дне резервуара для прямого нагрева. Необходимо узнать, сколько времени требуется, чтобы материал внутри резервуара нагрелся до требуемого уровня. Можно ли вместо параметра высоты башни напрямую использовать параметр времени для расчета уравнений тепло- и массопереноса?
Если происходит перемешивание, теоретически время зависит от времени, за которое подается необходимое количество пара для нагрева. Если вы можете подать 300 кг пара за 1 секунду, то время нагрева составит 1 секунду.
Скорость передачи массы и тепла между жидкостью и паром в контейнере зависит от температуры раствора. Чем больше разница между температурой насыщенного пара и парциальным давлением пара при температуре жидкости, тем быстрее происходит передача тепла. Как и с едой: вы можете съесть 1 кг продуктов, но нельзя сказать, что если дать вам 1 кг за секунду, вы сможете съесть его за одну секунду. Это связано со скоростью поедания: чем больше вы едите, тем медленнее становится скорость. При подаче пара в воду за определенное время поглощается определенное количество тепла, а избыточное выходит наружу вместе с газом.