Теплообменные процессы, широко используемые при раз­личных способах утилизации отходов, реализуются с помощью аппаратов, выполняющих функции нагревателей, охладителей, кипятильников, испарителей, конденсаторов и т. п. Теплообменные

Процессы лежат в основе работы ректификационных, сорбционно - десорбционных, выпарных, экстракционных и других установок.

Утилизация вторичных энергоресурсов, образующихся при осуществлении технологических процессов, имеет важное зна­чение. Рациональное использование вторичных энергоресурсов снижает эксплуатационные затраты на топливо и уменьшает за­грязнение окружающей среды.

Определение структуры взаимосвязей технологических по­токов неразрывно связано с распределением тепловой нагрузки в системе по теплообменникам.

Задача создания теплообменной системы (ТС) сводится к определению структуры технологических связей между тепло­обменными аппаратами, а также к определению размеров по­верхностей теплообмена каждого аппарата разрабатываемой сис­темы, которые обеспечивают рекуперативный теплообмен между исходными т горячими и п холодными технологическими потоками при минимальном критерии эффективности. В качестве критерия эффективности могут быть использованы приведенные траты на создание и эксплуатацию теплообменной системы. Задача оптимизации теплового процесса сводится к обеспечению минимальных затрат (капитальных и эксплуатационных) на про­ведение процесса. Критерий оптимальности (П, руб.) для теп­лообменников определяется:

П= 3 /Т + Р = тт,

К ' н э ’

Где Зк — капитальные затраты, руб.; Тн — нормативный срок окупаемости, год; Рэ — эксплуатационные расходы, руб/год. Расчет теплообменной аппаратуры проводится поэтапно.

На первом этапе составляется тепловой баланс потокон, приносящих и отводящих тепло:

(4.41)

£=Сср(0,-02).

Затем определяется необходимая поверхность (Р, м2) теп­лообменника:

^ = (2т/(л'л6,ср-0,

Где £?т — количество тепла; С — количество теплоносителя; ср — теплоемкость теплоносителя; 0, и 02 — начальная и конечная тем­пература теплоносителя; к — коэффициент теплопередачи; Д0ср — средняя разность температур; / — продолжительность тепло­обмена.

Задача синтеза теплообменных систем решается путем фор­мирования множеств возможных комбинаций горячих и холодных потоков. Результирующие потоки, которые могут быть получены в процессе последовательного теплообмена исходных потоков, могут обмениваться теплом с другими результирующими и исходными потоками. При необходимости для достижения заданных конечных температур в теплообменных системах могут быть использованы вспомогательные тепло - и хладоагенты.

В общем случае теплообменная система может состоять из совокупности внутренней и внешней подсистем. Внутреннюю подсистему образуют рекуперативные теплообменники, в которых происходит взаимный теплообмен между исходными и про­межуточными потоками. Внешнюю подсистему образуют вспо­могательные теплообменники, в которых идет теплообмен ис­ходных и результирующих потоков с потоками хладоагентов.