166684 (625081), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

;

;

;

;

;

; .

В первом приближении: .

II. Второе приближение.

Рассчитываем по первому приближению :

,

тогда

.

Величину определяем, принимая при

:

.

Затем выполняем аналогичный расчет (см. строку II в табл. 3.3).

Расхождение и по второму расчету:

.

III. Третье приближение.

Рассчитываем по второму приближению :

,

тогда

.

Величину определяем, принимая при :

.

Затем выполняем аналогичный расчет (см. строку III в табл. 3.3).

Расхождение и по третьему расчету: .

По результатам расчетов второго и третьего приближения строим график . Полагая что при малых изменениях температуры поверхностные плотности и линейно зависят от , графически определяем Графическая зависимость

IV. Проверочный расчет (см. табл. 3.3).

Расчеты аналогичны расчетам первого приближения.

Расхождение и :

По данным последнего приближения определяем коэффициент теплопередачи:

.

Площадь поверхности теплопередачи:

.

По (Таблице 2.2 стр. 16) принимаем аппарат Тип 1, Исполнение 2, группа А (С выносной греющей камерой и кипением в трубах), с площадью поверхности теплопередачи 132 (действительная), Трубы 38 х 2 мм, длинной Н = 4000 мм , т.е. с запасом .

3.5 Полный тепловой расчет подогревателя начального раствора

3.5.1 Ориентировочный расчет теплообменного аппарата для подогрева раствора перед подачей в выпарной аппарат

Таблица 3.4 - Основные данные для расчета подогревателя

Значение усредненной по всей теплообменной поверхности разности температур рассчитывается по формуле:

; (3.22)

при этом

;

.

Получаем

.

Средняя температура раствора :

,

где - среднее арифметическое значение температуры теплоносителя, которое изменяется на меньшую величину (в данном случае температура конденсации греющего пара);

.

Расход раствора :

.

Расход теплоты на нагрев раствора:

, (3.23)

где - удельная теплоемкость раствора, рассчитанная по формуле 2.11, при и % масс.

По формуле 3.12 удельная теплоемкость воды при равна:

.

Тогда по формуле 3.11 получаем:

Расход теплоты на нагрев раствора по формуле 3.23 равен:

.

Расход греющего пара:

Принимая по (/1/, табл. 4.8 стр. 172) ориентировочный коэффициент теплопередачи , (аппарат со свободной циркуляцией, передача тепла от конденсирующегося пара к воде), рассчитываем ориентировочную поверхность теплопередачи:

.

Проходное сечение трубного пространства рассчитываем по формуле:

, (3.24)

где - внутренний диаметр труб; - динамический коэффициент вязкости начального раствора при средней температуре ; Re – критерий Рейнольдса.

По формуле 3.21 при для воды получаем:

,

а по формуле 3.20 для раствора находим:

,

Для обеспечения интенсивного теплообмена подбираем аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Раствор направляется в трубное пространство, греющий пар – в межтрубное.

Максимальное проходное сечение считаем при критерии Рейнольдса :

,

минимальное – при :

.

По полученному оценочному значению поверхности теплопередачи с учетом и , в качестве подогревателя, мы выбираем по (/3/ табл. 1.2 стр. 6) 2-у ходовый теплообменник, с внутренним диаметром кожуха , числом труб , поверхностью теплообмена , длиной труб , проходным сечением и числом рядов труб , расположенных в шахматном порядке.

3.5.2 Подробный расчет теплообменного аппарата

3.5.2.1 Теплоотдача в трубах

Находим, что теплоотдача для раствора описывается уравнением:

, (3.25)

где - критерий Нуссельта; - поправочный коэффициент; Re – критерий Рейнольдса; Pr – критерий Прандтля; - критерий Прандтля при температуре стенки трубы.

Коэффициент примем равным 1, полагая, что (/1/, табл. 4.3, стр. 153), где - длина труб, - эквивалентный диаметр. Критерий Рейнольдса рассчитываем по формуле:

, (3.26)

где - средняя скорость потока, и - соответственно плотность раствора и динамический коэффициент вязкости, при средней температуре .

По формуле 3.7 плотность раствора при и % масс. равняется:

,

.

Среднюю скорость потока определяем по формуле:

Учитывая, что для труб круглого сечения диаметр труб и эквивалентный диаметр совпадают, то для труб получаем:

.

Критерий Прандтля находим по формуле:

, (3.27)

где - удельная теплоемкость, ; - коэффициент теплопроводности, ; - динамический коэффициент вязкости, .

Коэффициент теплопроводности при и % масс. по формуле 3.15 равняется:

,

.

Таким образом, критерий Pr при и равняется:

Коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:

.

С учетом формулы 3.25 получаем:

, (3.28)

.

3.5.2.2 Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара

Для водяного пара в случае конденсации на пучке горизонтальных труб осредненный по всему пучку коэффициент теплопередачи можно рассчитать по формуле:

, (3.29)

где - поправочный множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали; - наружный диаметр труб; =7430 (взято из /1/, табл.4.6, стр. 162 при температуре конденсации греющего пара); - разность средней температуры конденсации греющего пара и температуры стенки со стороны греющего пара :

.

Поправочный множитель находим по (/1/, рис. 4.7, стр. 162) для шахматного расположения труби при числе рядов труб по вертикали :

.

Имеем:

.

3.5.2.3 Расчет коэффициента теплопередачи

1. Первое приближение.

Принимаем в первом приближении . Тогда температура стенки со стороны греющего пара равняется:

.

Тогда по формуле (3.29) получаем:

.

При этом удельный тепловой поток от пара к стенке равен:

.

Сумма термических сопротивлений равна:

,

где - соответственно термические сопротивления загрязнений со стороны греющего пара, стенки и со стороны раствора.

По (/1/, табл. XXXI, стр. 531) находим:

,

.

Для стенки:

,

где - толщина стенки, - коэффициент теплопроводности стали (/1/, табл. XXVIII, стр. 529).

,

.

Поскольку удельный тепловой поток от пара к стенке равен удельному тепловому потоку через стенку , то можно получить:

,

при этом - температура стенки со стороны раствора равна:

,

.

При температуре удельная теплоемкость, динамический коэффициент вязкости и коэффициент теплопроводности, вычисленные, соответственно, по формулам 3.11, 3.15, 3.20 равны:

,

,

;

,

.

Подставляя найденные значения в формулу 3.27, получаем значение критерия Прандтля при температуре стенки:

.

По формуле 3.28 находим в коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:

.

Тогда удельный тепловой поток от стенки к раствору равняется:

,

где - вычисленная ранее средняя температура раствора.

.

Расхождение между и в первом приближении составляет

.

Составляем таблицу 3.4, в которую заносим результаты первого и второго приближений , а также проверочный расчет.

Таблица 3.5

1. Второе приближение.

Принимаем . Результаты - табл 3.5 строка II.

Характеристики

Список файлов курсовой работы