Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Нахождение коэффициента теплопередачиВначале на первом этапе принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Кор. и рассчитываем ориентировочное значение теплопередающей поверхности Fор. По уравнению (2). После этого по ориентировочному значению теплопередающей поверхности подбираем по табличным данным нормализированный вариант конструкции теплообменного аппарата, а затем проводим уточнённый расчёт коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи и требуемой поверхности (Fрасч.).
Примем Кор. =300 Вт/мІград. [ 2 ] По уравнению (2) рассчитаем ориентировочную поверхность теплообмена:
716310,45 Fор. = ──────── = 41 мІ 300 · 58 Рассчитав Fор. Подбираем по каталогам нормализированные варианты теплообменных аппаратов. Для каждого из аппаратов рассчитываем критерий Рейнольдса [1]:
Re = ω · dэ · ρ / μ (7) где ω – линейная скорость потока м/с, Dэ – диаметр эквивалентный м, ρ – плотность вещества кг/мі, μ – вязкость вещества Па/с
Скорость рассчитываем по формуле: ω = М / ρ·S (8) где М – массовый расход теплоносителя кг/с, ρ – плотность вещества кг/мі, S – площадь сечения одного хода по трубам мІ,
Таблица 2 Параметры кожухотрубчатых теплообменников и холодильников в соответствии с ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79 [ 2 ]
Выбираем теплообменник №4, так как у него значение Рейнольдса наибольшее и равно 3819,38. Режим переходный 2300<Re<10000. Метод и уравнение для расчёта коэффициентов теплоотдачи определяются, главным образом, характером теплообмена, условиями гидродинамического взаимодействия теплоносителя с поверхностью теплообмена и конструкцией теплообменного аппарата. Теплоотдача при плёночной конденсации насыщенного пара на наружной поверхности пучка вертикальных труб рассчитывается по уравнению [1]: _________________ αг = 3,78 · λ · і√ ρ² ·N · dн / μ ·Gг (9)
где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/мІК, λ – коэффициент теплопроводности теплоносителя при определяющей температуре, Вт/мК, μ – вязкость теплоносителя при определяющей температуре Па*с, ρ – плотность вещества, кг/мі, λ, μ, ρ – для плёнки конденсата, N – количество трубок в кожухотрубчатом теплообменнике, dнар. – наружный диаметр трубок в теплообменнике, м, Gг – расход горячего теплоносителя, кг/с,
λ см = λ2 (х2 ) + λ1 (1-х2 ) – 0,72 (λ2 - λ 1) · х2 (1 – х2) (10) λ89бензол=0,1283 Вт/м ч град, λ89толуол=0,1214 Вт/м ч град, [1]
λсм = 0,1283 · 0,78 + 0,1214 (1- 0,78) – 0,72 (0,1283 – 0,1214) · 0,78 (1 – 0,78) = 0,1259215 Вт/ мК
ρ89б = 797,4 кг/мі; ρ89т =792 кг/мі [ 1 ] 1 хб хт ──── = ───── + ───── (11) ρсм ρб ρ
1 0,78 0,22 ──── = ──── + ───── ρсм 797,4 792
ρсм = 796.812 кг/мі
lgμсм = х1 lgμ1 + x2 lgμ2 (12) х1 , x2 –мольные доли компонента в смеси кмоль комп. / кмоль см, μ89бензола = 0,000294 Па с; μ89толуола = 0,0002998 Па с [ 1 ]
lgμсм = 0.92 · lg0.000294 + 0.08 · lg0.0002998 = 0.275 · 10-3 Па*с
Gг = ──── = 1,8 кг/с По формуле (9) найдём коэффициент теплоотдачи: _________________________________ αкондверт = 3,78 · 0,1259 · і√ (796)І · 316 · 0,020 / 0,2750 ·10-3 · 1,80
αкондверт = 954,54 Вт/мІ
Для нахождения коэффициента теплоотдачи холодного теплоносителя воспользуемся формулой: Nu · λ αх = ─────── (13) dэ где Nu – критерий Нуссельта, λ – коэффициент теплопроводности теплоносителя при определяющей температуре Вт/ мК, dэ - внутренний диаметр трубок в теплообменнике м,
Переходное течение жидкости в прямых трубах и каналах рассчитывается по формуле [1]: Nu = 0.008 Re0.9 · Pr0.43 (14) Cp ·μ Pr = ────── (15) λ Cp31вода = 4183,5 Дж/кг град, [1] μ31вода =0,840·10-3 Па*с, [1] λ31вода = 0.61813 Вт/ мК, [1]
4183,5·0,840·10-3 Pr = ───────────── = 5.6851 0.61813
Nu = 0.008 (3819.38)0.9 · (5.6851)0.43 = 28.27 По формуле (13) найдём коэффициент теплоотдачи:
28,27 · 0,633 αх = ───────── = 1118,43 Вт/мІК 0,0016 Коэффициент теплопередачи рассчитывается с помощью уравнения аддитивности термических сопротивлений с учётом наличия загрязнений по обе стороне теплопередающей стенки [1]: 1 1 δст 1 ─── = ──── + ─── + rзг + rзх + ──── (16) К αг λст αх
δст = 0,002 м [2] λст = 17.5 Вт/мК [1] rзг = 1900 Вт/мІК [2] rзх = 5800 Вт/мІК [2]
1 1 0,002 1 1 1 ─── = ─── + ───── + ─── + ─── + ───── = 0,00275341 Вт/мІград К 954,54 17,5 5800 1900 1118,43
Красч. = 363 Вт/мІград
По формуле (2) найдём расчётную поверхность:
716310,45 Fрасч. = ──────── = 34 мІ 363 · 58
Далее проводим сопоставление выбранного варианта нормализированного теплообменника с расчётным по величине коэффициента запаса В:
Fст. – Fрасч. В = ──────── · 100 % (17) Fст 41 - 34 В = ──────· 100 % = 17 % Допускается, как правило, превышение стандартной поверхности нормализованного теплообменника над расчётной не более чем 20 %.
1.2. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ Целью расчёта тепловой изоляции является определение необходимой толщины слоя теплоизоляционного материала, покрывающего наружную поверхность теплообменника с целью снижения тепловых потерь и обеспечения требований безопасности и охраны труда при обслуживании теплоиспользующих установок. Температура поверхности слоя изоляции не должна превышать 45°С. Расчёт толщины теплоизоляционного слоя материала проводят по упрощённой схеме, используя следующие уравнения [1]:
Qп = αн · F(tиз. – tокр.) (17) λиз. Qиз =. ──── · F(tст. – tиз.) (18) δиз. Так как Qп = Qиз, то из этого следует: λиз. (tст. – tиз.) δиз. = ───────── (19) αн (tиз. – tокр.) где α – коэффициент теплоотдачи в окружающую среду, Вт/мІК, δиз. – толщина материала изоляции, мм, λиз. – коэффициент теплопроводности материала изоляции, Вт/мК, tст., tокр., tиз. – соответственно температуры наружной стенки аппарата, окружающей среды, наружной поверхности теплоизоляционного материала °С, Коэффициент теплоотдачи, который определяет суммарную скорость переноса теплоты конвекций и тепловым излучением для аппаратов, находящихся в закрытых помещениях, при температуре до 150°С можно рассчитать по приближённому уравнению: αн = 9,74 + 0,07∆t (20) Выбираем теплоизоляционный материал – стеклянная вата. Задаём температуры: Tст = 89°С Tокр = 25°С tиз. = 40°С λиз. = 0,05 Вт/мК [1]
Рассчитываем значение коэффициента теплоотдачи: ∆t = tиз - tокр. = 40° - 25° = 15°С αн = 9,74 + 0,07 * 15°С = 10,79
По уравнению (19) найдём толщину материала изоляции: 0,045 (89 – 40) δиз. = ───────── = 13,3 мм 10,79 (40-25)
1.3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Основной целью гидравлического расчёта теплообменных аппаратов является определение затрат энергии на перемещении жидкости через теплообменник и подбор насоса или вентилятора. В общем случае мощность N [кВт],потребляемая двигателем насоса рассчитывается по уравнению [1]: V · ∆Рп N = ───────── (21) 1000 ŋн ŋ пер. ŋдв.
где V – объёмная производительность, мі/с, ∆Рп - потеря давления при течении теплоносителя, Па, ŋн,ŋпер., ŋдв. – соответственно коэффициенты полезного действия собственно насоса, передаточного механизма и двигателя
V = ω · S =0.2010 · 0.009 = 0.001809 мі/с ω = 0,2010 (таблица 1,2) S = 0,009 (таблица 1,2)
|