фуыпквярпрол. Методические указания по выполнению контрольной работы предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по направлениям подготовки

• Название: Методические указания по выполнению контрольной работы предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по направлениям подготовки
• Анкор: фуыпквярпрол
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 1.06 Mb.
• Имя файла: Teplotekhnika_M_U_Kr_i_Sr.doc
• Тип: Методические указания; #561191
• страница: 5 из 8

1. Гидродинамический расчёт

Целью расчёта является определение режима движения и числа трубок в одном ходу теплообменника.

1.1. Определяем режим движения жидкости в нагревательных трубках при выбранной оптимальной технологической скорости из диапазона (0,6…1 м/с).

_{Re }d _, (1.1)



где υ – средняя скорость движения продукта, м/с; d – внутренний диаметр нагревательных трубок, м;

 – коэффициент кинематический вязкости среды при средней температуре, м²/ с.

t_cp= 0,5 (t₁+ t₂) (1.2)

В таблице физических свойств продукта (см. Приложение) при t_cpметодом интерполяции определяем значение .

Объёмный расход продукта, м³/с:

_Vc _ G 1000 _, (1.3)

3600

где ρ – плотность продукта при средней температуре, кг/м³.

Значение ρ определяем интерполяцией по табличным данным в интервале температур.

1.2. Рассчитываем число трубок в одном ходу теплообменника (п_х)из уравнения постоянства расхода:

Vc _^d2 nx. (1.4)

4

откуда определяем искомую величину

nx  4d^V2c. (1.5)



2. Тепловой расчёт

Целью расчёта является определение тепловых нагрузок в теплообменнике, расхода греющего пара и площади поверхности теплопередачи.

2.1. Необходимый расход тепла (Q, Вт) определяем по уравнению тепловой нагрузки:

Q = G·c·(t₂ – t_l)(2.1)

где G – массовая производительность, кг/с; с – средняя удельная теплоёмкость продукта при t_cp , Дж /кг·К.

2.2. С другой стороны, эта же тепловая нагрузка, определяемая по основному уравнению теплопередачи, будет передана греющим паром продукту через боковые поверхности всех трубок

Q = K·F·∆t_cp (2.2)

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/м²·К;

F – площадь поверхности теплопередачи, м²;

∆t_ср – средняя логарифмическая разность температур, °С.

2.3. Определяем среднюю логарифмическую разность температур ∆t_ср.

tср  tб  tм ,(2.3)

2 ,3lg ^tб

t_м

где ∆t_б – большая разность температур пара и продукта, ∆t_м – меньшая разность температур пара и продукта.

∆t_б =t_n – t₁; ∆t_м = t_n – t₂(2.4)

t_n – температура греющего пара, которую определяем по таблице свойств

водяного насыщенного пара по величине заданного давления.

2.4. Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²·К): 1

^К 1 _ст 1 ^, (2.5)

 

1 ст 2

где α₁ – коэффициент теплоотдачи от пара к стенке, Вт/(м²·К); δ_ст – толщина стенки трубки, м;

_ст – коэффициент теплопроводности стенки, (_ст = 16…18), Вт/(м·К); α₂ – коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенки к

жидкому продукту, Вт/(м²·К);

2.5 Определяем температуру конденсата:

tк  tп tст , (2.6)

²

где t_cт– средняя температура стенки, °С.

t_cт =0,5· (t_п + t_cр) (2.7) 2.6. Рассчитываем α₁ , Вт/(м²·К):

1  0,7284 3к к2  g r 1000, (2.8)

к (tп tст )dнар

где _к – теплопроводность конденсата, Вт/(м·К); ρ_к – плотность конденсата, кг/м³;

_к – динамическая вязкость конденсата, Па·с; r – теплота парообразования, кДж/кг; d_нар – наружный диаметр трубки, м.

d_нар = d +2·δ_ст, (2.9)

 – поправочный коэффициент:

3

к tст  к

  8  _к _  _к _tст ^,

здесь _кtст– теплопроводность конденсата, при температуре стенки, Вт/(м·К);

_{к t}ст – динамическая вязкость конденсата, при температуре стенки, Па·с; 2.6. Рассчитываем а₂из критериального уравнения Нуссельта:

• 
  для ламинарного движения жидкости (Re < 2300):
  

0,25

Nu  0,15Re0,33Pr0,43Gr0,1  PrPrcm  (2.10)

• 
  для турбулентного движения жидкости (Re > 2300):
  

0,25

Nu  0,021Re0,8Pr0,43 PrPrcm  (2.11)



где Pr – критерий Прандтля в потоке жидкого продукта;

Рr_ст – критерий Прандтля в пристеночном слое, который характеризуется более высокой температурой.

Pr _ ^с, (2.12)



здесь с, μ, λ. определяем по таблицам физических свойств среды в приложении. Аналогично определяем с_ст, μ_ст, λ_ст. Gr – критерий Грасгофа.

g d Gr  2 t ,  здесь Δt – разность температур стенки и продукта: Δt = tст – tср;  – коэффициент температурного расширения среды, 1/К.	(2.13)
1  . Т здесь T= 0,5(Тст+Тcp) – определяющая температура, К; Зная величину Nu. определяем а2	(2.14)
Nu    ,	(2.15)

³

₂

d 2.7. Рассчитываем площадь теплопередачи F из основного уравнения теплопередачи:

Q (2.16)

_{F  ,}

К t_cp

2.8. Фактическая площадь теплопередачи с учётом коэффициента использования поверхности нагрева  = 0,8 составит:

F (2.17)

Fф  _.



2.9. Определяем массовый расход греющего пара G_n

Q (2.18)

Gn  _,

ii

где i' – энтальпия греющего пара, Дж/кг; i'' –энтальпия конденсата, Дж/кг.

2.10. Удельный расход греющего пара d_n

d_n = G_n / G (2.19)