фуыпквярпрол. Методические указания по выполнению контрольной работы предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по направлениям подготовки
Скачать 1.06 Mb.
|
3. Конструкторский расчётЦель расчёта - определение точного общего числа нагревательных трубок и габаритных размеров теплообменника. 3.1. Определяем фактическое число ходов zф: Fф (3.1) zф . dн 2l nx 3.2. Общее предварительное число трубок n0: n0 = пх·zф(3.2) Нагревательные трубки в аппарате располагают по сторонам правильных вписанных шестиугольников. 3.3. Число вписанных правильных шестиугольников, по сторонам которых располагают нагревательные трубки (а) определяем решением квадратного уравнения вида: п0=3а2+3а+1 → 3а2+3а+(1– п0)=0 (3.3) 3.4. В приложении находим ближайшее стандартное (nос) общее число трубок при а = nос. 3.5. Количество трубок, попавших под перегородки при диагональном размещении последних nпер= а. 3.6. Фактическое общее количество трубок (nоф): nоф = nос – nпер(3.4) 3.7. Рассчитываем внутренний диаметр корпуса теплообменника D =1,15·1·dн·nоф0,5(3.5) где 1= 1,40…1,65 - коэффициент, учитывающий шаг размещения трубок. 3.8. Определяем толщину стенки корпуса δк: к 3 рп D , (3.6) 22 где [σ] = 80 МПа – среднее допустимое напряжение при деформации растяжения стенок корпуса. 2 = 0,75 – коэффициент ослабления корпуса за счёт сварного шва. 3.9. Наружный диаметр Dн корпуса аппарата, который включает в себя два барабана: Dн =D+2δк (3.7) 3.10. Общая длина каждого барабана пастеризатора с учётом длин торцовых крышек (L): L=l+2·0,15·l (3.8) 3.11. Проверяем конструктивное соотношение по устойчивости для корпуса (барабана). L/ DH ≤ 10 (3.9) 3.12. Рассчитываем диаметры патрубков в теплообменнике по формулам из уравнения расхода: для подачи и отвода продукта d1 d2 4Vc . (3.10) для подачи греющего пара dn 4Gn , (3.11) п п где υп – скорость движения пара, принимается 30 м/с; -для отвода конденсата к 4Gn , (3.12) d к к где υк – скорость движения конденсата (принимается равной от 1…2 м/с). 4. Изоляционный расчётЦель расчёта - определение оптимальной толщины слоя изоляционного материала. По Правилам противопожарной безопасности температура наружной поверхности корпуса не должна превышать значения t2 = 40°С. По нормам БЖД температура воздуха в цехе в среднем должна составлять tв = 22°С. Толщина слоя тепловой изоляции должна быть такой, чтобы потери тепла, происходящие в результате конвекции и лучеиспускания, были минимальными и не превышали 5% от тепла, поступающего с греющим паром, что соответствует технико-экономическим требованиям, предъявляемым к тепловому оборудованию. Расчёты показывают, что в большинстве случаев теплопотери существенно менее 5% процентов от поступившего тепла. В качестве изоляционного материала выбираем либо совелит, либо асбозурит или другие материалы, имеющие относительно низкие значения коэффициентов теплопроводности 2. Наружная поверхность изоляции будет покрашена масляной краской светлых тонов слоем толщиной δ3 =1 мм с 3= 0,233 Вт/(м·К). 4.1. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи (ак) конвекцией при свободном движении газов (воздуха) от наружной поверхности изоляции к воздуху в цехе. С этой целью решаем критериальное уравнение Нуссельта (в первом приближении - для турбулентного режима). Nu = 0,15·(Gr·Pr)0,333 (4.1) где Nu - критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность теплоотдачи конвекцией. Gr – критерий Грасгофа, характеризующий подъёмную силу при конвекции воздушных потоков. Рr – критерий Прандтля, характеризующий физические свойства воздуха. Gr g d2 3 t , (4.2) где l –определяющий линейный размер для потока воздуха. Для горизонтального двухбарабанного пастеризатора (теплообменника) l = 2· Dн (4.3) β – коэффициент температурного расширения воздуха, 1/°С: 1 (4.4) , 273tв ∆t – средний температурный напор между поверхностью и воздухом. ∆t= t2 – tв (4.5) – кинематический коэффициент вязкости воздуха при tв , м2 / с. По таблице физических свойств воздуха в Приложении при tв находим значение Рr. Вычисляем произведение (Gr·Рr). Если (Gr·Рr) > 1·109,то имеет место турбулентный режим движения воздуха. Если (Gr·Рr) < 1·109,то имеет место ламинарный режим движения воздуха. В этом случае используют критериальное уравнение Нуссельта вида: Nu = 0,54·(Gr·Pr)0,25 (4.6) при этом зная величину Nu определяем ак Nu к l , (4.7) откуда коэффициент теплоотдачи конвекцией (ак): к Nu , (4.8) l 4.3. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи лучеиспускание (αл) от
4.4. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи (α, Вт/м2 ·К) α = αк + αл (4.12) 4.5. Средняя разность температур греющего пара и воздуха в цехе. tcp = tn – tв (4.13) 4.6. Удельные потери теплоты в окружающую среду (q), Вт/м2: q = α·(t2 – tв) (4.14) 4.7. Коэффициент теплоотдачи от пара к воздуху (К) K = q/tcp(4.15) 4.8. Рассчитываем толщину слоя изоляции (δ2) 1 1 2 2 К 33 . (4.16) |