Operaii Unitare deTransfer TermicConf. dr. ing. Tiberiu Dinu DanciuS-007, F-207, F-213 etc.tiberiu_danciu@yahoo.com

Conf. dr. ing. Gheorghe SoareProiect nota neinclus

Capitole principaleAgeni termici i frigorificinclzirea utilajelorSchimbtoare de cldurEvaporatoareCondensatoareRcireaCuptoare

Operaii termicen toate sferele de prelucrare vezi BICUneori implicite (cauzale, simultane, consecutive) altor procese (cristalizare, comprimare, detent)Multi-fazice (de regul)Regim dinamic, deoarece echilibrul termic plus imposibilitatea izolrii adiabate!Realizate frecvent cu ageni termici (sau frigorifici) mai rar altfel (electric, radiant)Abordare nou integrarea termic

Operaii pregtitoare ale materiilor prime:mecanice:concasare (mrunire crushing, breaking)clasare (sortare classing, sorting)amestecare (mixing)transport pneumatic solide (pneumatic transport)transport lichide (pompare - pumping)transport (i comprimare) gaze i vapori (astriction)termice:nclzire (heating)rcire (cooling)Remember

numrul fazelor fizice prezente reactor (proces):omogen (homogeneous)eterogen (heterogeneous)semnul cldurii de reacie proces:exoterm (exothermic)endoterm (endothermic)izoterm (isothermal)regimul termic reactor (proces):adiabat (adiabatic)politrop (polytrophic)programat (programmed)autoterm (self-sustained heat)Remember

Operaii de prelucrare ale amestecurilor de reacie (mai ales separri):mecanice:sedimentare (decantare settling, deposition)sedimentare (desprfuire dust removal)filtrare (filtration, leaching)termice:nclzire (heating)rcire (cooling)fierbere, evaporare (boiling, evaporation)condensare (condensation)Remember

de difuzie:difuzie n faz gazoas (diffusion)absorbie (absorption)distilare i rectificare (distillation)adsorbie (adsorption)extracie (extraction)uscare (drying)cristalizare (crystallization)sublimare (sublimation)etc.Remember

SeparriG faz de vapori sau gazL faz lichidS faz solid omogen eterogen

Ageni termici (i izolani!?)Ieftini (uor de procurat, rspndii apa)Proprieti termice cunoscute i avantajoase cum? optimizare, experien (density), (dynamic viscosity),T (thermal conductivity),cp (specific heat),pV (vapor pressure),VH (vaporization heat), tH (fusion heat),TV (boiling point), Tt (melting point)Curai fiindc amestecurile(?) i ineri chimic (netoxici, neinflamabili i necorosivi)!

Ageni termici proprietiMetale topite (Sn, Pb, Bi, Na, K) 500C, gaze de ardere, sruri topite (NaNO2, NaNO3, KNO3 eutectic) 4-500C, difil (eutectic de difenil difenil eter) 2-400C, abur ap (0-200C), sol (soluie de NaCl + CaCl2), NH3, aer, CO2, freoni, propan, CH3Cl etc.Diagrame entropice (Mollier, Gibbs, lg p h), tabele de abur (Raznjevi), module software etc.Procese simple componente ale ciclurilor din mainile termice sau frigorifice sau n diverse utilaje de transfer termic

Diagrama ClapeyronDenumiri: lichid rece (subrcit - undercooled), vapori suprasaturai sau supranclzii (overheated dar subcritici!) i gaz (supercritic) exist i altele, ca fluid densPe curbele de saturaie 1 grad libertate: lichid saturat (n fierbere, bubble point), respectiv vapori saturai (punct de rou, dew point).n domeniul umed, conform legii fazelor, izobarele i izotermele 2 grade de libertate (unul este titlul V fracia de vapori)

Diagrama h s (Mollier)Diagrame entropice

Diagrama T s (Gibbs)Avantajul diagramelor entropice cu entropia n abscis este c se pot distinge imediat procesele spontane de cele forateCUM?Diagrame entropice

Proces izocor n diagrame entropice

citiri directe:

calcul rapid:

Proces izobar n diagrame entropice

citiri directe:

calcul rapid:

citiri directe:

calcul rapid: numai dac strile 1 i 2 se afl n domeniul vaporilor puternic supranclzii, unde izotermele i izentalpele se confund...Proces izoterm n diagrame entropice

Proces izoterm izobar (tranziii de faz, evaporare / condensare) Pentru substane pure, legea fazelor (Gibbs): ; dac = 2 (lichid + vapori), NC = 1, se obine c procesul este univariant: cum v = v(x), T i p sunt constante drepte n cele dou diagrame entropice orizontale n T s, respectiv nclinate cu panta T n h s, deoarece .

citiri directe:

calcul rapid: Proces izentrop n diagrame entropice

Proces politrop n diagrame entropice

cn

cp

cv

0

1

k

n

p

v

Proces izentalp n diagrame entropiceAproximare pentru gazele reale, destinderea cu efect Joule-Thomson

Fluidele tehnologice de regul amestecuri => reguli de amestecareComponeni ne- sau mai puin cunoscui => estimri, raportri la referineDate experimentale => corelri, corecii etc.Procese complexe => defalcri folosind legile termochimiei (i la procese pur fizice!)Concret chimia-fizicCalcule de mrimi termice

Exprimarea temperaturilor

Exprimarea temperaturilor

from Kelvinto KelvinCelsius[C]=[K]273.15[K]=[C]+273.15Fahrenheit[F]=[K]95459.67[K]=([F]+459.67)59Rankine[R]=[K]95[K]=[R]59Delisle[De]=(373.15[K])32[K]=373.15[De]23Newton[N]=([K]273.15)33100[K]=[N]10033+273.15Raumur[R]=([K]273.15)45[K]=[R]54+273.15Rmer[R]=([K]273.15)2140+7.5[K]=([R]7.5)4021+273.15

Transferul Termic - MecanismeMecanismul difuzional sau molecular (conducie)

Transferul Termic - MecanismeMecanismul convectiv (convecie natural)

Transferul Termic - MecanismeMecanismul convectiv (convecie forat)

OUTT Curs 1

Transferul Termic - MecanismeMecanismul radiant (radiaie termic)

Transferul Termic - Mecanisme

Ordinea normal este 3, 1, 2 dup mrimea purttorilor, dup distana la care se propag, dup suprapunere i mascareOrdinea de luat n calcul este 1, 2, 3 i cumulativ; radiaia este luat n considerare numai n cteva situaii speciale (cuptoare etc.) DE CE?Transfer!Transferul Termic - Mecanisme