![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Розрахунок. 1 Визначення теплових потоків
1 Визначення теплових потоків Нехтуючи невеликими втратами тепла в навколишнє повітря, знаходимо: а) тепловий потік через пластини водяної секції:
де V – витрата пивного сусла, м3/год;
б) тепловий потік через пластини розсільної секції
Числові значення фізичних властивостей сусла, води і розсолу знаходимо в таблицях ІІІ, ІV, X і ХІ додатку [3].
2 Визначення кінцевих температур холодної води і розсолу
Кінцева температура холодної води
де W – витрата води, кг/год. Кінцева температура розсолу
3 Визначення середніх різниць температур теплоносіїв
4 Вибір швидкостей потоків рідин у каналах між пластинами
Швидкість руху рідини між пластинами вибирається стосовно до властивостей рідини і умовам технологічного процесу. На основі практичного досвіду задаємось швидкістю руху сусла між пластинами w с = 0, 6 м/с. Потім цю швидкість уточнюємо, враховуючи розміри каналів між пластинами. Для нашого теплообмінника вибираємо пластини типу П-2. Технічну характеристику цих пластин наведено нижче.
Поверхня теплопередачі ……………………………………. 0, 198 м2 Ширина потоку b ……………………………………………. 0, 27 м Відстань між пластинами h ………………………………… 0, 0028 м Товщина пластини δ............................................................... 0, 0012 м Приведена довжина потоку в пластині ……………………. 0, 74 м
По заданим продуктивності апарата і швидкості руху сусла можна знайти кількість паралельних каналів в одному пакеті із умови нерозривності потоку
де V – продуктивність, м3/с; m – число паралельних каналів в одному пакеті. Звідки
Число паралельних каналів не може бути нецілим. Приймаємо, що число каналів, дорівнює 4, та уточнюємо швидкість руху сусла
Швидкість води приймаємо для зручності компоновки секції такою ж, як і швидкість сусла; отже при двократній витраті води число пакетів для неї буду вдвічі меншим, ніж для сусла. Враховуючи низьку температуру розсолу і значну в’язкість, швидкість його руху вибираємо в 1, 5 рази меншою, ніж швидкість руху сусла. При двократній витраті розсолу і швидкості його, в 1, 5 рази меншою, число паралельних каналів буде в 3 рази більшим, ніж для сусла. Швидкість руху розсолу
5 Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі а) Розрахунок критеріїв Прандтля Секція водяного охолодження Критерій Прандтля має наступний вираз:
де μ – коефіцієнт динамічної в’язкості, Па· с; с – питома теплоємність, Дж/(кг· К); λ – питома теплопровідність, Вт/(м· К); ρ – густина, кг/м3. Середня температура сусла Для цієї температури знаходимо за таблицями Х і ХІ додатку [3]: λ = 0, 581 Вт/(м· К); с = 3, 91 кДж/(кг· К); μ = 1, 058· 10-3 Па· с; ρ = 1048 кг/м3.
Середня температура води Для цієї температури знаходимо за таблицею ІІІ [3]: λ = 0, 618 Вт/(м· К); с = 4, 2 кДж/(кг· К); μ = 0, 801· 10-3 Па· с; ρ = 995, 6 кг/м3.
Секція розсільного охолодження Середня температура сусла За таблицями Х і ХІ додатку [3] для цієї температури знаходимо: λ = 0, 523 Вт/(м· К); с = 3, 81 кДж/(кг· К); μ = 2, 175· 10-3 Па· с; ρ = 1045 кг/м3.
Середня температура розсолу Для цієї температури за таблицею ІV [3] знаходимо: λ = 0, 538 Вт/(м· К); с = 3, 34 кДж/(кг· К); μ = 3, 046· 10-3 Па· с; ρ = 1181 кг/м3.
б) Розрахунок критеріїв Рейнольдса
У виразі критерію Рейнольдса, що обчислюється для визначення режиму руху рідини в пластинчастому теплообміннику, потрібно в якості характерного розміру ввести еквівалентний діаметр dекв, який у загальному випадку розраховується за рівнянням:
де S – площа поперечного перерізу потоку; Π – периметр, змочений рідиною. Для потоку рідини між пластинами теплообмінника еквівалентний діаметр розраховується за формулою
звідки критерій Рейнольдса
Критерії Рейнольдса для секції водяного охолодження: для потоку сусла
для потоку води
Критерії Рейнольдса для секції розсільного охолодження: для потоку сусла
для потоку розсолу
в) Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі
Турбулентний режим руху рідин у каналах пластинчастого теплообмін-ника настає при значно менших швидкостях, ніж в гладких прямолінійних каналах. Цьому сприяє наявність турбулізуючих виступів на поверхні пластин. Звичайно вважають, що турбулентний режим руху в каналах між пластинами теплообмінника настає при числах Рейнольдса 160 – 200. Тому коефіцієнти тепловіддачі можна розраховувати за рівнянням для турбулентного руху. Зокрема, для теплообмінників з типовими пластинами П-2 рекомендується рівняння
тут Коефіцієнти тепловіддачі в секції водяного охолодження: з боку сусла
з боку води
Коефіцієнти тепловіддачі в секції розсільного охолодження: з боку сусла
з боку розсолу
г) Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі
Для секції водяного охолодження
тут δ – товщина пластини, м; λ ст – теплопровідність нержавіючої сталі, дорівнює 15, 1 Вт/(м∙ К). Для секції розсільного охолодження
6 Розрахунок поверхонь теплопередачі
Для секції водяного охолодження
Для секції розсільного охолодження
7 Розрахунок кількості пластин і пакетів
Секція водяного охолодження
Загальне число пластин Число пакетів для сусла
Так як число пакетів повинно бути цілим, то збільшуємо його до 6. Тоді число пластин буде дорівнювати
При цьому число пакетів для води буде дорівнювати
Секція розсільного охолодження
Загальне число пластин Число пакетів для сусла
Округляємо це число до 3; тоді число пластин зростає до 24, а поверхня теплопередачі буде дорівнювати
Так як обумовлено, що пакетів для розсолу буде в 3 рази менше, ніж для сусла, то в даному випадку будемо мати всього один розсільний пакет. Формула компоновки
Або
8 Розрахунок гідравлічних опорів Необхідний напір для подолання гідравлічних опорів у каналі однієї секції теплообмінника визначають за рівнянням
де z – число робочих пластин в секції; m – число каналів в пакеті; ζ – коефіцієнт опору пакету, складеного з пластин П-2;
w – швидкість руху рідини, м/с; Коефіцієнт опору одного пакету секції водяного охолодження дорівнює
Втрачений напір в секції водяного охолодження
Коефіцієнт опору пакета секції розсільного охолодження
Втрачений напір в секції розсільного охолодження
Сумарні втрати напору при подоланні гідравлічних опорів на всьому шляху руху сусла між пластинами обох секцій теплообмінника
Втрати напору при русі охолоджувальних рідин – води і розсолу – будуть значно менше внаслідок більш короткого шляху руху.
|