Поделиться
Выполнение конструктивных и тепловых расчетов.docx
Практическое занятие № 24
Выполнение конструктивных и тепловых расчетов тепловых аппаратов.
Цель работы: уметь выполнять конструктивные и тепловые расчеты тепловых аппаратов.
Что необходимо выполнить студенту для получения зачета
Изучить данную методическую разработку.
Выполнить расчет по варианту.
Сделать вывод о проделанной работе.
Защитить практическую работу.
Общие сведения по изучаемой теме
К о ж у х о трубчатые подогреватели
Для кожухотрубчатых подогревателей непрерывного действия расход греющего пара (в кг/с)
D=(Q1+Q2)/(i-iк), (4.3.15)
где Q1 — расход теплоты на нагревание, кДж/с;
Q2 — потери теплоты в окружающее пространство, кДж/с;
i - удельная энтальпия пара, кДж/кг;
iк - удельная энтальпия конденсата, кДж/кг.
Если в подогревателе продукт соприкасается с наружной стенкой, площадь поверхности теплообмена (в м2)
F = (Qt+Q2)/kΔtcp (4.3.16)
или
F= πdpL1n, (4.3.17)
где dp — средний расчетный диаметр трубы (в м), зависящий от соотношения коэффициентов теплоотдачи α1, и α2: dp=dH при α1 > α2; dр = 0,5 (dH + dB) при α1 ≈ α2; dp = dв при α1 < α2 (здесь dH и dв - наружный и внутренний диаметры трубы);
L1 — расстояние между трубными решетками (длина одной трубы); рекомендуется принимать L1 из ряда: 1; 1,5; 2; 3; 4; 6 м;
п - число труб в аппарате.
Число труб в одном ходе аппарата
n1 =П/(0,785 dв2υρ), (4.3.18)
где П — производительность аппарата, кг/с.
Число ходов труб в аппарате
z = n/n1=L/L1; (4.3.19)
где L — общая длина всех труб, м.
Общее число труб
n=zn1. (4.3.20)
При расположении труб по сторонам шестиугольника их число
n =0,75 (b² -1) + 1, (4.3.21)
где b - число труб на диагонали,
или
n =3a(a-1) + 1, (4.3.22)
где а — число труб на стороне шестиугольника.
При использовании свободных сегментов трубной решетки число труб
n0 = (1,1...1,18)n. (4.3.23)
Шаг труб (в м)
s = (1,3...1,6) dн. (4.3.24)
Внутренний диаметр корпуса кожухотрубчатого подогревателя (вм)
DB=D'+(3..4)dH, (4.3.25)
где D' - диаметр окружности, проведенной через центры крайних трубок, м.
D' = s(b-1). (4.3.26)
Число ходов в межтрубном пространстве
Zмтр =0,785 (Dв² - πd²н)ρ1υмтр/ Gмтр . (4.3.27)
где ρ1 - плотность жидкости в межтрубном пространстве, кг/м3;
υмтр - скорость движения жидкости в межтрубном пространстве, м/с;
GMTр — расход жидкости в межтрубном пространстве, кг/с.
При ориентировочных расчетах расход греющего пара (в кг/с) в кожухотрубчатых подогревателях непрерывного действия можно определять по формуле
D=(1,01...1,05)ПcΔt/r, (4.3.28)
где с - удельная теплоемкость нагреваемого продукта, кДж/ (кг • К);
Δt - разность конечной и начальной температуры продукта, °С;
r - удельная теплота конденсации греющего пара, кДж/кг.
Аналогично упрощается и формула (4.3.16) :
F = (1,01..1,05)ПcΔt/(kΔtcp). (4.3.29)
При расчете кожухотрубчатых подогревателей принимают следующие значения k [в кВт/ (м2 • К) ]:
для томатной пасты 0,4...0,58 при υ= 0,03...0,15 м/с;
для фруктового пюре 0,46...0,58 при υ = 0,15...0,4 м/с;
для фруктового сока 1,4…1,75 при υ = 0,8...1,5 м/с;
для дробленых томатов 1,2...1,4 при υ = 0,1...1,5 м/с;
для дробленых томатов 2,1...2,6 при υ = 2,5...3м/с.
При использовании кожухотрубчатого теплообменника в качестве охладителя расход охлаждающей жидкости (в кг/с)
Wохл =ПcΔt/C1 Δt1, (4.3.30)
где с1 — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости, кДж/(кг-К);
Δt1 — разность конечной и начальной температуры охлаждающей жидкости, ° С.
Пример. Рассчитать горизонтальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат, предназначенный для нагревания 2,5 кг/с томатной пульпы с 19 до 67 °С. Давление насыщенного греющего пара 0,25 МПа. Скорость движения пульпы в трубах 0,7 м/с.
Расход греющего пара (в кг/с)
D=(1,01...1,05)ПсΔt/г,
где П - производительность аппарата (П = 2,5 кг/с); с - удельная теплоемкость продукта [ при содержании сухих веществ 5 % с = 4,02 кДж/ (кг • К) ]; Δt — разность конечной и начальной температуры пульпы (Δt = 67 - 19 = 48 °С); r — удельная теплота конденсации греющего пара (при давлении насыщенного пара 0,25 МПа r = 2181,8 кДж/кг).
D = 1,03 *2,5 *4,02 * 48/2181,8 =0,228 кг/с =819,8 кг/ч.
Необходимая площадь поверхности нагрева (в м2 )
F=(l,01...1,05) ПcΔt/(kΔtcp),
где к - коэффициент теплопередачи от греющего пара к пульпе [ принимаем к = 1,3 кВт/(м5 -К)]; ΔtCp — средняя разность температуры пара и пульпы, °С.
Δt6 =127,4 -19= 108,4 °С.
Δtм =127,4 -67 =60,4 °С.
Δt6/ΔtM =108,4/60,4 =1,795 < 2.
Δtcp = (Δt6 + Δtм)/2 = (108,4 + 60,4)/2 =84,4 °C.
F = 1,03 *2,5 *4,02*48/(1,3*84,4) =4,53 м2.
Принимаем длину труб 2 м, а диаметр труб 38 х 3 мм (так как рекомендуется выбирать диаметр труб из ряда: 20 х 2; 25 х 2; 25 х х 2,5; 38 х 3; 57 х 3 мм). При этом число труб из формулы (4.3.17)
п = F/ (πdpL1 ) = 4,53/(3,14*0,038 *2) = 18,98 шт.
Принимаем n = 19 шт. (расположение — по сторонам шестигранника; по диагонали — 5 труб).
Число труб в одном ходе аппарата
n1 =П/ (0,785 dв² vp).
dB = dн * 2δ =38 - 2 • 3 =32 мм.
Плотность пульпы ρ = 1020,4 кг/м3.
n1 =2,5/(0,785 *0,0322 *0,7 • 1020,4) =4,35.
Принимаем n1 =5.
Число ходов
z = n/n1 =19/5=3,8.
Округляем z до ближайшего целого четного числа: z =4.
Шаг труб
s = (l,3...1,6)dH =0,0494...0,0608 м.
Принимаем s = 0,06 м.
Внутренний диаметр кожуха подогревателя (в м)
Dв =s (b - 1) + (3...4)dH = 0,06(5 - 1) + (3...4) *0,038 = =0,354...0,392 м.
Найденное значение округляем до ближайшего стандартного из ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2 и далее через 0,2 м до 4 м. Принимаем DB =0,4 м.
Варианты заданий
|
№ варианта |
П, кг/см |
t1,°С |
t2°C |
r, МПа |
υ, м/с |
|
1 |
1,5 |
17 |
50 |
0.25 |
0.3 |
|
2 |
1,7 |
18 |
55 |
0.25 |
0.4 |
|
3 |
1,9 |
17 |
56 |
0.25 |
0.5 |
|
4 |
2,0 |
18 |
58 |
0.25 |
0.6 |
|
5 |
2,3 |
19 |
60 |
0.25 |
0.7 |
|
6 |
2,4 |
20 |
67 |
0.25 |
0.8 |
|
7 |
2,6 |
21 |
68 |
0.25 |
0.9 |
|
8 |
2,8 |
17 |
52 |
0.25 |
0.35 |
|
9 |
2,9 |
18 |
53 |
0.25 |
0.34 |
|
10 |
3,0 |
19 |
57 |
0.25 |
0.36 |
|
11 |
1,0 |
20 |
59 |
0.25 |
0.38 |
|
12 |
1,2 |
21 |
60 |
0.25 |
0.4 |
|
13 |
1,3 |
22 |
62 |
0.25 |
0.45 |
|
14 |
1,4 |
15 |
63 |
0.25 |
0.46 |
|
15 |
1,6 |
19 |
64 |
0.25 |
0.57 |
|
16 |
1,8 |
18 |
65 |
0.25 |
0.5 |
|
17 |
2,1 |
19 |
59 |
0.25 |
0.6 |
|
18 |
2,2 |
20 |
61 |
0.25 |
0.65 |
|
19 |
2,7 |
21 |
64 |
0.25 |
0.72 |
|
20 |
3,1 |
22 |
65 |
0.25 |
0.63 |
|
21 |
3,2 |
23 |
66 |
0.25 |
0.64 |
|
22 |
3,3 |
24 |
68 |
0.25 |
0.68 |
|
23 |
3,4 |
25 |
67 |
0.25 |
0.36 |
|
24 |
3,5 |
18 |
68 |
0.25 |
0.46 |
|
25 |
3,6 |
19 |
69 |
0.25 |
0.45 |
|
26 |
3,7 |
17 |
54 |
0.25 |
0.58 |
|
27 |
3,8 |
20 |
55 |
0.25 |
0.59 |
|
28 |
3,9 |
21 |
62 |
0.25 |
0.49 |
|
29 |
4,0 |
22 |
64 |
0.25 |
0.5 |
|
30 |
4,1 |
23 |
66 |
0.25 |
0.53 |
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
