Тепловые процессы. Николаева Г.И - 20 стр.

UptoLike

Составители: 

характеристики: р
2
= 957 кг/м3; µ
2
= 0,00024 Па*с; σ
2
=0,0583
н/м; C
2
=2240000 Дж/(кг*к); λ
2
=0,680 Вт/(м*к); r
2
=2240000
Дж/кг. Плотность паров при атмосферном давлении ρ
по
=0,65
кг/м
3
, плотность над кипящей жидкостью ρ
п
=0,6515 кг/м
3
.
В качестве теплоносителя использовать насыщенный
водяной пар давлением 0,2 МПа. Удельная теплота
конденсации r
1
=2208000 Дж/кг, от конденсата при
температуре конденсации: t
1
=119,6°C. Физико-химические
характеристики конденсата при температуре конденсации: ρ
1
= 943 кг/м
3
; µ
1
= 0,000231 Па-с; λ
1
=0,686 Вт/(м-К).
Для определения коэффициента теплоотдачи от пара,
конденсирующегося на наружной поверхности труб высотой
Н, используем формулу (1.23):
.
3
1
3
3
1
1
1
2
1
1
*21,1
1
=
= Aqq
H
gr
µ
ρ
λα
Коэффициент теплоотдачи к кипящей в трубах
жидкости определим по формуле (1.28):
.
6.06.0
0.3
2
M*
0,3
2
*С
0,66
по
с*
0.6
2
r*
0,5
2
у
0,06
п
с*
0.5
2
с*
1.3
2
л
*780
2
Bqg ==
α
Из основного уравнения теплопередачи и уравнения
аддитивности термических сопротивлений следует, что
.
21
111
λλ
δ
α
+Σ+==
q
t
К
ст
Подставив сюда выражения для λ
1
и λ
2
, можно
получить одно уравнение относительно неизвестного
удельного теплового потока:
()
()
.0
4,0
1
3
4
1
=+
Σ+=
ст
tq
B
qg
A
q
λ
δ
39
Решив это уравнение относительно g какимлибо
численным или графическим методом, можно определить
требуемую поверхность:
F=Q/q.
Расчет испарителей последовательно в соответствии с
общей блок-схемой (рис. 11.2)[3].
1. Тепловая нагрузка аппарата равна:
Q=0,98*2240000=2195000 Вт.
2. Расход греющего пара определяем из уравнения
теплового баланса: G
1
=2195000/2208000=0,994 кг/с.
3. Средняя разность температур:
t
ср
=119,6-102,6=17,0 °C.
В соответствии с табл. 1 (приложение)[3] примем
ориентировочное значение коэффициента теплопередачи
К
ор
=1400 Вт/(м
2 0
К).
4. Тогда ориентировочное значение требуемой
поверхности составит:
F
op
=2195000/1400-17=92.2 м
2
.
В соответствии с табл. II. 4[3], поверхность, близкую к
ориентировочной, могут иметь теплообменники с высотой труб
Н=3,0 м или 2,0 м и диаметром кожуха D=0,8 м или же с
высотой труб Н=4,0 м и диаметром кожуха D=0,6 м.
5. Уточненный расчет поверхности теплопередачи
Вариант 1п. Примем в качестве первого варианта
теплообменник с высотой труб Н=3,0 м и диаметром кожуха
D=0,8 м и поверхностью теплопередачи F=109 м
2
.
Выполним его уточненный расчет.
В качестве первого приближения примем
ориентировочное значение удельной тепловой нагрузки:
q
1
=q
ср
=2195000/109=2010 Вт/м
2
.
Для определения f(q
1
) необходимо рассчитать А и В
коэффициенты:
40
характеристики: р2 = 957 кг/м3; µ2 = 0,00024 Па*с; σ2=0,0583         Решив это уравнение относительно g каким–либо
н/м; C2 =2240000 Дж/(кг*к); λ2=0,680 Вт/(м*к); r2 =2240000     численным или графическим методом, можно определить
Дж/кг. Плотность паров при атмосферном давлении ρпо =0,65      требуемую поверхность:
кг/м3, плотность над кипящей жидкостью ρп =0,6515 кг/м3 .            F=Q/q.
                                                                     Расчет испарителей последовательно в соответствии с
        В качестве теплоносителя использовать насыщенный
                                                               общей блок-схемой (рис. 11.2)[3].
водяной пар давлением 0,2 МПа. Удельная              теплота
                                                                     1. Тепловая нагрузка аппарата равна:
конденсации r1 =2208000 Дж/кг, от конденсата при
                                                                     Q=0,98*2240000=2195000 Вт.
температуре конденсации: t1 =119,6°C. Физико-химические
                                                                     2. Расход греющего пара определяем из уравнения
характеристики конденсата при температуре конденсации: ρ1
                                                               теплового баланса: G1=2195000/2208000=0,994 кг/с.
= 943 кг/м3; µ1= 0,000231 Па-с; λ1=0,686 Вт/(м-К).                   3. Средняя разность температур:
        Для определения коэффициента теплоотдачи от пара,            ∆tср=119,6-102,6=17,0 °C.
конденсирующегося на наружной поверхности труб высотой               В соответствии с табл. 1 (приложение)[3] примем
Н, используем формулу (1.23):                                  ориентировочное значение коэффициента теплопередачи
                                     −1                        Кор=1400 Вт/(м2 0К).
                         ρ12gr1 −1    3                              4. Тогда ориентировочное значение требуемой
       α1 = 1, 21 * λ1 3         3
                               q = Aq .
                          µ1H                                  поверхности составит:
                                                                     Fop=2195000/1400-17=92.2 м2.
      Коэффициент теплоотдачи к кипящей в трубах
                                                                     В соответствии с табл. II. 4[3], поверхность, близкую к
жидкости определим по формуле (1.28):
                                                               ориентировочной, могут иметь теплообменники с высотой труб
                        л1.3  0.5 0,06
                         2 *с 2 *с п      0.6      0.6         Н=3,0 м или 2,0 м и диаметром кожуха D=0,8 м или же с
       α 2 = 780 * 0,5 0.6 0,66 0,3 0.3 g     = Bq     .       высотой труб Н=4,0 м и диаметром кожуха D=0,6 м.
                  у 2 *r2 *с по *С 2 *M 2

      Из основного уравнения теплопередачи и уравнения               5. Уточненный расчет поверхности теплопередачи
аддитивности термических сопротивлений следует, что                  Вариант 1п. Примем в качестве первого варианта
               ∆tст                                            теплообменник с высотой труб Н=3,0 м и диаметром кожуха
       1
       К   =    q     =   1
                          α1   + Σ δλ +   1
                                          λ2   .               D=0,8 м и поверхностью теплопередачи F=109 м2.
                                                                     Выполним его уточненный расчет.
      Подставив сюда выражения для λ1 и λ2, можно                    В     качестве    первого    приближения       примем
получить одно уравнение относительно неизвестного              ориентировочное значение удельной тепловой нагрузки:
удельного теплового потока:                                          q1=qср=2195000/109=2010 Вт/м2.
                     4                                               Для определения f(q1) необходимо рассчитать А и В
                 A        ( )
                          λ
                                1 0, 4
       ∫ ( q ) = 1 g 3 + Σδ q + B q    − ∆t ст = 0.            коэффициенты:
                                                                                           40
                                   39