Главная страница

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


Скачать 1.06 Mb.
НазваниеМетодические указания по выполнению контрольной работы предназначены для студентов очной и заочной форм обучения по направлениям подготовки
Анкорфуыпквярпрол
Дата01.06.2022
Размер1.06 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаTeplotekhnika_M_U_Kr_i_Sr.doc
ТипМетодические указания
#561191
страница6 из 8
1   2   3   4   5   6   7   8

3. Конструкторский расчёт


Цель расчёта - определение точного общего числа нагревательных трубок и габаритных размеров теплообменника.

3.1. Определяем фактическое число ходов zф:

Fф (3.1) zф .

dн 2l 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)

22

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 4Vc . (3.10)



  • для подачи греющего пара

dn 4Gn , (3.11)

п п

где υп – скорость движения пара, принимается 30 м/с;

-для отвода конденсата

group 113348 к 4Gn , (3.12)

d

к к

где υк – скорость движения конденсата (принимается равной от 1…2 м/с).

4. Изоляционный расчёт


Цель 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 к) 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) ,

273tв

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

наружной поверхности пастеризатора.

Действительная константа лучеиспускания (С) при ε = 0,86:




С = 4,96·ε

Температурный коэффициент (β):

(4.9)

 273t2 4  273tcm 4

   

 100   100  ,



t2 tcm

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием αл

(4.10)

αл = с·β

(4.11)

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)
1   2   3   4   5   6   7   8


написать администратору сайта