2 расчетная работа.. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
![]()
|
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент научно-технической политики и образования Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный аграрный университет» Институт пищевых производств Кафедра машины и аппараты __пищевых производств__ __Процессы и аппараты__ __пищевых производств__ Расчетное задание Расчет теплообменника 02П8 09ТХ-006 ПЗ Выполнил ________________ Лоц А. В. Принял _________________ Ченцова Л.И. Красноярск 2012 Реферат Пояснительная записка 15с., 1 рисунок., 3 источника. Объектом исследования является горизонтальный кожухотрубчатый теплообменник. В трубном пространстве одноходового кожухотрубчатого теплообменника охлаждается жидкость от температуры tн tк. Расход охлаждаемой жидкости G. Охлаждающая вода нагревается от температуры tв.н до tв.к. Диаметр шахматно-расположенных труб 25х2мм. Цель работы – рассчитать и подобрать кожухотрубчатый теплообменник для нагревания «молока цельного» В результате проделанной работы рассчитан и подобран шестиходовой теплообменник. Содержание Введение……………………………………………………………………………………………………………… 1.Устройство и принцип действия теплообменника …………………………………………………………………………………………… 2. Составление теплового баланса …………………………………………………………………….. 3. Расчет средней разности температур ……………………………………………………………. 3.1. Подбор теплообменных аппаратов ………………………………………………………. 4. Расчет коэффициента теплоотдачи ![]() 4.1.Расчетная скорость потока ……………………………………………………………………… 5. Термическая проводимость стенки и загрязнений ……………………………………….. 6. Коэффициент теплоотдачи ……………………………………………………………………………… 7. Расчетная площадь поверхности теплопередачи …………………………………………. 8. Теплообменник ………………………………………………………………………………………………. Заключение ……………………………………………………………………………………………………. Библиографический список ……………………………………………………………………………. Введение. Теплообменник, теплообменный аппарат – устройство в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть: газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твердую стенку, и смесительные где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочередного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой. Рекуперативный теплообменник- это теплообменник, в котором горячий или холодный теплоносители движутся в разных каналах, в стенке между которыми происходит теплообмен. При неизменных условиях параметры теплоносителей на входе и в любом из сечений каналов, остаются неизменными, независимыми от времени, т.е. процесс теплопередачи имеет стационарный характер. В зависимости от направления движения теплоносителей, рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестиоточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред. В регенеативных поверхностных теплообменниках теплоносители (горячей и холодный) контактируют с твердой стенкой поочередно. Теплота накаливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдается при контакте с холодным. 1. Устройство и принцип действия теплообменника. По используемому теплоносителю теплообменники подразделяются на следующие группы: -ВНБ.243 (воздухонагреватель водяной)- в качестве теплоносителя используется горячая вода; -ВОВ.243 (воздухоохладитель) – в качестве энергоносителя используется холодная вода, растворы этиленгликоля и пропиленгликоля. Теплообменник состоит из одного и более рядов медных трубок, оребренных теплообменными элементами в виде гофрированных пластин из алюминиевой фольги. Трубки объединены в группы, концы которых впаяны в коллекторы из стальных или медных труб, через которые осуществляется вход и выход теплоносителя или хладагента. Для соединения с внешней системой на коллекторах имеются специальные патрубки, обеспечивающие сварное, резьбовое или фланцевое соединение. Нагрев или охлаждение воздуха происходит при его прохождении через теплообменник в процессе взаимодействия с медными трубками и алюминиевыми пластинками. Конструкция водяных теплообменников позволяет обеспечить как прямоточную (направление движения воздуха и энергоносителя совпадают), так и противоточную (направление движения воздуха и энергоносителя не совпадают). При расчетной температуре воздуха на входе в воздухонагреватель выше минус 150 С целесообразно применять противоточную схему, как обеспечивающую более эффективный теплосъем, а при более низких температурах – прямоточную, как более безопасную. ![]() Рисунок-1. Схема теплообменника. 2. Составление теплового баланса. Введем следующие обозначения: G - расход теплоносителя, кг/с; C – теплоемкость теплоносителя, Дж/кг; t1 – начальная температура, К; t2 – конечная температура, К; r – удельная теплота конденсации (парообразования), Дж/кг. Теплообмен протекает без изменения агрегатного состояния теплоносителя (нагревание, охлаждение) тогда тепловая нагрузка определяется по уравнению: Q=1.05 ![]() 3. Расчет средней разности температур. Применяем индекс «1» для горячего теплоносителя (молоко обезжиренное) индекс «2» для холодного теплоносителя (вода). Определим расход теплоты и расход холодной воды. Температурная схема ![]() ![]() ![]() ![]() Средняя разность температур рассчитывается по уравнению: ![]() Средняя температура молока обезжиренного: ![]() Средняя температура воды: ![]() Количество теплоты, отнимаемой от молока обезжиренного с учетом потерь тепла в размере 5% равно. Q=1,05×G1×c1×(t1н-t1к) Q=1.05 ![]() Где С1=3978 Дж/кг ![]() Расход воды равен: ![]() Где с2-4190 Дж/кг ![]() Определение объемных расходов воды и цельного молока ![]() где ![]() Объемный расход воды равен ![]() где ![]() 3.1. Подбор теплообменных аппаратов. Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена. Минимальное значение коэффициента теплоотдачи для случая теплообмена от жидкости к воде Кмин=500 Вт/м3*К. При этом: ![]() Для обеспечения турбулентного течения воды при Re2 ![]() ![]() ![]() где ![]() Число труб диаметром 25х2мм, обеспечивающих объемный расход воды при Re ![]() ![]() Условию n ![]() ![]() Уточняем значении критерии Re2. Re2=10000 ![]() Для турбулентного режима вид критериального уравнения определяется по: ![]() ![]() Отношение ![]() Критерий ![]() ![]() где ![]() Коэффициент теплоотдачи ![]() 4. Расчет коэффициента теплоотдачи ![]() Цельное молоко перемещается в межтрубном пространстве кожухотрубного теплообменника с сегментными поперечными перегородками. Для данного случая теплообменника при Re ![]() ![]() ![]() Определяющая температура - средняя температура жидкости, определяющий размер- наружный диаметр трубы. 4.1. Расчетная скорость потока. ![]() где ![]() Критерий Рейнольдса равен: ![]() Критерий ![]() где ![]() Критерии Нуссельта рассчитывается по формуле: ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() 5. Термическая проводимость стенки. Термическая проводимость стенки равна ![]() где ![]() ![]() 6. Коэффициент теплопередачи. Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле: ![]() 7. Расчетная площадь поверхности теплопередачи. Расчетная площадь поверхности теплопередачи равна: ![]() 8. Теплообменник. К установке принимаем шестиходовой теплообменник поверхностью 190 м2.Запас поверхности составляет (190-154)/154)*100%=23,3%. Диаметр кожуха =800мм, число труб = 4, длина трубы=6м, диаметр 25х2 мм. Библиографический список.
|