![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Определение коэффициента теплоотдачи от пара к горизонтальной стенке аппарата
где: l конд – теплопроводность конденсата, кДж/(кг·К); r конд – плотность конденсата, кг/м3; m конд – динамическая вязкость конденсата, Па·с; r нас – скрытая теплота парообразования, кДж/ кг.
Рис. 2.1. Фрагмент расчета коэффициента теплоотдачи от пара к горизонтальной стенке трубы в системе MathCAD 2.7.
Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки аппарата к продукту
где: l пр – теплопроводность продукта, Вт/(м·К); Pr пр – критерий Прандтля; Nu – критерий Нуссельта. 2.8. Определение коэффициента теплопередачи (Вт/(м2К))
где: j - коэффициент, учитывающий влияние накипи на поверхности трубок, для теплообменных аппаратов принимается в пределах от 0, 8 до 0, 9.
2.9. Определение поверхности теплообмена (м2)
Площадь поверхности теплообмена определяется из основного уравнения теплопередачи: где: t - время теплового процесса (1 час).
3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ АППАРАТА
Целью конструктивного расчета трубчатых теплообменных аппаратов является определение габаритных размеров числа труб, способа размещения труб в трубной решетке и диаметров патрубков для ввода пара и отвода конденсата.
3.1. Определение сечения (м2 ) одного хода по продукту.
3.2. Определение числа труб в одном ходу.
где: S1тр – площадь сечения одной трубы, м2
3.3. Определение длины пути продукта.
где: L - длина пути продукта, м; dср – средний расчетный диаметр труб, м;
3.4. Определение числа ходов.
где: lтр – длина одной трубы аппарата, принимаем равной 1 м;
3.5. Определение общего числа труб в аппарате.
3.6. Разбивка труб в коллекторе.
Располагаем трубы внутри аппарата по квадрату.
Рис. 3.1 Схема размещения труб в трубном коллекторе
3.7. Определение диаметра аппарата (без теплоизоляции).
где: n – число труб по диагонали аппарата; t – шаг труб (расстояние между центрами труб), м t = (1, 2 - 1, 3)*dнар
3.8. Определение расхода пара (кг/ч).
где: h - тепловой кпд аппарата, принимаем 0, 9; сконд – теплоемкость конденсата, кДж / (кг·К); iнас – удельная энтальпия пара, кДж/ кг.
3.9. Определение диаметра патрубка, подводящего пар.
где: uпара принимаем скорость движения пара 30 м/с. Vнас – удельный объем пара, м3/кг.
По ГОСТу принимаем диаметр патрубка равным 0, 08 м
3.10. Определение диаметра патрубка (м) для конденсата
где: uконд - скорость движения конденсата, принимается равным от 1 до 2 м/с. По ГОСТу диаметр патрубка для отвода конденсата принимаем равным 0, 009 м.
4. РАСЧЕТ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ АППАРАТА
Целью теплоизоляции трубчатого аппарата является определение толщины теплоизоляционного слоя, обеспечивающего допустимые потери теплоты и условия безопасной работы теплообменного аппарата.
4.1. Определение коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности аппарата к окружающей среде.
где: tиз- температура наружной поверхности теплоизоляции, принимается равной 40°С.
4.2. Определение средней разности между воздухом и паром.
Рис. 4.1. График теплообмена между наружным воздухом и паром.
где: tвозд - температура воздуха в помещении цеха принимаем 20°С. 4.3. Определение удельных потерь теплоты в окружающую среду
4.4. Определение коэффициента теплопередачи.
4.5. Определение толщины теплоизоляционного слоя.
где: lиз – теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/(м·К); lиз = 0, 08 Вт / (м·К). В качестве теплоизоляции используется минеральная вата. Сверху минеральную вату покрывают металлическими листами из нержавеющей стали, толщиной 1 мм.
4.6. Определение температуры стенки в точке соприкосновения внутренней поверхности аппарата с теплоизоляцией.
Так как температура стенки в точке соприкосновения ниже температуры возгорания теплоизоляционного материала, то минеральную вату рекомендуется использовать в качестве теплоизоляции в теплообменном аппарате.
5. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТА
Целью гидродинамического расчета является определение общих потерь аппарата и подбор центробежного насоса.
5.1. Определение статического напора.
где: h – высота столба жидкости (высота от насоса до патрубка аппарата), принимаем равным 1 метру.
5.2. Определение скоростного напора.
5.3. Определение путевых потерь.
где: Нтр – потери на трение, Па; Нм – местные потери; lтр – коэффициент гидравлического сопротивления, формула Блазиуса – для турбулентного и переходного режимов движения продукта.
где: Км – коэффициент местного сопротивления. Значения коэффициентов местного сопротивления определяются из приложения и оформляются в соответствии с таблицей 5.1.
5.1. Коэффициенты местного сопротивления аппарата
5.4. Определение общего напора.
5.5. Подбор насоса
По общему напору и производительности аппарата, из приложения Ж. подбираем насос и записываем характеристики насоса в соответствие с таблицей 5.2.
5.2. Характеристика центробежного насоса
6. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБЕННОГО АППАРАТА
Целью проверочного расчета теплообменного аппарата является оценка его пригодности по производительности.
6.1. Определение потребной разности температур.
где: j - коэффициент, учитывающий влияние накипи, принимаем 0, 9. a1ф – принимается расчетному значению (см. пункт 2.6.)
6.2. Определение меры пригодности аппарата.
Отношение заданной разности температур к потребной, меньше единицы (а < 1, на 5%), следовательно, теплообменный аппарат не обеспечивает запроектированную производительность, в этом случае следует применять теплоноситель (пар) с повышенным потенциалом.
|