курсовая процессы и аппараты. 5 Тепловой расчёт. 5 Тепловой расчёт. 1 Выбор схемы движения агентов

• Название: 5 Тепловой расчёт. 1 Выбор схемы движения агентов
• Анкор: курсовая процессы и аппараты
• Дата: 14.10.2021
• Размер: 18.28 Kb.
• Имя файла: 5 Тепловой расчёт.docx
• Тип: Документы; #247551

5 Тепловой расчёт.
5.1 Выбор схемы движения агентов.

Выбираю агентов теплоносителей противоточные.

5.2 Определяю среднюю температуру процесса при охлаждении.




t_б = t_б - t_м ; t_б = 80^о – 30^о = 50^о

t_м = t_б – t_м ; t_м = 20^о – 10^о = 10^о

Если отношение t_б < 2, то средняя температура определяется как

t_м

среднее арифметическое: 50^о > 2, то отсюда следует, что в нашем

10^о

отношении это больше 2, поэтому: t_ср = t_б - t_м

2,3* Lg t_б

t_м
t_cр = 50^о – 10^о = 40^о = 25^о

2,3*Lg 50^о 2,3*Lg5

10^о
5.3 Определяю тепловую нагрузку Q.

Q = G*C* (T₁ – T₂) = W T
Q = 10 000 * 3184,4* (80 – 20) = 530673 Вт

3 600
5.4 Определяю расход воды.

Конечная температура охлаждающей воды t₂ = 30^оС, определяем расход воды по формуле:
q_хол= Q = 530 673 = 530 673 = 6,3 кг/сек

c*(t₂-t₁) 4 190*(30-10) 83 800
6,3 кг/сек = 22 680 кг/ч.
5.5 Определяю коэффициент теплопроводности.
1

k = 1 + + 1

Где - толщина труб,

- теплопроводность,

- коэффициенты теплоотдачи.

5.5.1 Определяю режим движения воды в межтрубном пространстве:
Re= *
Где - скорость движения жидкости,

- плотность, кг/м³

- вязкость воды.

Задаюсь скоростью = 2 м/с.

= 998,кг/м³

= 1*10^-3, н*сек/м²
Re_(в) = 2*998 = 1996 = 1996000

1*10^-3 0,001

Re_(в) =1996000, т.е движение жидкости устойчивое турбулентное.

5.5.2 Определяю режим движения уксусной кислоты в трубном пространстве.

= 1026 кг/м³

= 1,11*10^-3 н*сек/м²
Re_(ук.к.) = 2* 1026 = 2052 = 1848649

1,11*10^-3 0,00111

Re_(ук.к.) = 1848649, выражено устойчивое турбулентное.

5.5.3 Для определения критерия Прандтля:
Pr = * C
Где - вязкость воды, н*сек/м²,

С – удельная теплоёмкость воды, Дж/кг*град,

- теплопроводность.
Трубы изготавливаются из стали 3.

Теплопроводность воды = 0.515*1,16 = 0,5974.

Определяю критерий Прандтля для воды.
Pr_(в) = 10^-3*4190 = 4,19 = 7,014

0,5974 0,5974

Pr_(в) = 7,014
5.5.4 Определяю критерий Прандтля для уксусной кислоты.

Теплопроводность уксусной кислоты = 0,326 ккал/м*град.
Pr_(ук.к.)= 1,11*10^-3 * 3184,4 = 3,53 = 10,83

0,326 0,326

Pr_(ук.к.) = 10,83
5.5.5 Определяю процесс теплообмена.
Nu = 0,026 * Re^0,8 * Pr^0,45
Nu_(в) = 0,026 * 1996000^0,8 * 7,014^0,45 = 6851
Nu_(ук.к.) = 0,026 * 1848649^0,8 * 10,86^0,45 = 7845

Задаюсь диаметром трубок d₁ = 32 мм и d₂ = 28 мм, тогда толщина стенки составит = 2 мм.
5.5.6 Определяю ₁ и ₂ .


₁ = * Nu

d_1
1 = 0,5974 * 6851 = 4093 = 12791

0,32 0,32

₁ = 12791
₂ = * Nu

d_2
2 = 0,326 * 7845 = 2557 = 9132

0,28 0,28

₂ = 9132

k = 1 + 0,02 + 1 = 0,0008 + 0,0005 + 0,0011 = 0,0024 = 1454

12791 40 9132
5.6 Определяю поверхность теплообмена при прямотоке.
Q

F = k * t_ср
Где Q – тепловая нагрузка,

k – коэффициент теплопроводности,

t_ср – средняя температура процесса при охлаждении.
530673 530673

F = 1454 * 25 = 36350 = 14,6
F = 14,6 м².
Согласно существующим нормалям, принимаю стандартный теплообменник одноходовой с неподвижными трубными решётками с поверхностью F =15 м² и с диаметром кожуха Д = 400 мм, d=25/21мм, с числом трубок 93 штуки, длина трубок L = 2000 мм (смотри таблицу 4 -3).