Тепловые процессы. Николаева Г.И - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

,
3
2
3
1
23
2
1101075,0 q
Т
кипн
−+=
−
σ
µ
ρλ
ρ
ρ
α
(1.28)
при кипении в трубах:
;
6,0
3,03,066,0
,
6,05,0
06,05,03,1
780 q
сr
on
n
µρ
ρρλ
α
σ
=
(1.29)
где λ, ρ, σ, c, µ – коэффициент теплопроводности, плотность,
поверхностное натяжение, теплоемкость, динамическая
вязкость кипящей жидкости; P
n
- плотность вторичного пара;
P
n,o
- плотность вторичного пара при 1 атм; r – удельная
теплота парообразования (конденсации) вторичного пара.
Критическую удельную тепловую нагрузку, при
которой пузырьковое кипение переходит в пленочное, а
коэффициент теплоотдачи принимает максимальное
значение, можно оценить по формуле, справедливой для
кипения в большом объеме:
4
142,0
ρρ
σ
gq
nкр
=
. (1.30)
В формулах (1.28) и (1.30) все физические
характеристики жидкости, а также плотность пара при
атмосферном давлении P
n,o
=273M/22,4Т
кип
и при давлении
над поверхностью жидкости
атм
onn
ρ
ρ
ρρ
,
=
следует
определять при температуре кипения Т
кип
.
8. Примеры расчета теплообменников
Пример 1. Расчет кожухотрубчатых холодильников.
Рассчитать и подобрать нормализованный
кожухотрубчатый теплообменник для охлаждения кубового
17
остатка ректификационной колонны в количестве G
2
=6,0 кг/с от
t
2н
=102,5°С до t
2к
=30°С. Кубовый остаток – коррозионно-
активная органическая жидкость, которая при
(
)
(
)
Сttt
кнср
ο
66305,1025,05,0
22
=+=+=
имеет следующие физико-химические характеристики
органической жидкости: P
2
=986 кг/м³; λ
2
=0,662 Вт/(м К);
µ
2
=0,00054 Па с; C
2
=4190 Дж/(кг К); β
2
=0,00048
1−
К
.
Охлаждение осуществляется водой с t
1н
=20°С и t
1к
=40°С.
Решение:
1. Определение тепловой нагрузки:
Q=G
2
C
2
(t
2н
- t
2к
)=6,0*4190(102,5 – 30)=1820000 Вт.
2. Расход воды определяем из уравнения теплового
баланса:
()
,/8,21
20404180
1820000
)(
111
1
скг
ttC
Q
G
KH
=
−
=
−
=
где 4180 Дж/кг
0
К – теплоемкость воды С
1
при ее средней
температуре t
ср
=0,5(t
1н
+t
1к
)=30
0
С; P
1
=996 кг/м³; λ
1
=618 Вт/(м К);
µ
1
=0,000804 Па с; C
1
=4180 Дж/(кг К).
3. Среднелогарифмическая разность температур в
теплообменнике
4. Ориентировочный выбор теплообменника
При этом ориентировочное значение поверхности
теплообмена составит:
.
2
5,79
800*6,28
1820000
*
м
tK
Q
op
cpop
F ===
∆
18
5,102
40
30
20
(
)
(
)
Сt
ср
ο
6,28
2030
405,102
ln
2030405,102
=
−
−
−−−
=∆
                      ρ      3   λ2 ρ
                                −2               1
                                                 3 23                      остатка ректификационной колонны в количестве G2=6,0 кг/с от
                     
      α = 0,075 1 + 10    − 1  
                                                q ,            (1.28)    t2н=102,5°С до t2к=30°С. Кубовый остаток – коррозионно-
               
                      ρн       µσ Т кип                              активная органическая жидкость, которая при
      при кипении в трубах:                                                        t ср = 0,5(t 2 н + t 2 к ) = 0,5(102,5 + 30 ) = 66 ο С
                λ1,3 ρ 0,5 ρ n0,06                                          имеет     следующие         физико-химические       характеристики
      α = 780 0,5 0, 6 0, 66 0,3 0,3 q 0,6 ;
             σ r ρ n ,o с µ                                      (1.29)     органической жидкости: P2=986 кг/м³; λ2=0,662 Вт/(м К);
                                                                            µ2=0,00054 Па с; C2=4190 Дж/(кг К); β2=0,00048 К .
                                                                                                                                            −1


где λ, ρ, σ, c, µ – коэффициент теплопроводности, плотность,                Охлаждение осуществляется водой с t1н =20°С и t1к =40°С.
поверхностное натяжение, теплоемкость, динамическая                                Решение:
вязкость кипящей жидкости; Pn- плотность вторичного пара;                          1. Определение тепловой нагрузки:
Pn,o- плотность вторичного пара при 1 атм; r – удельная                     Q=G2C2(t2н- t2к)=6,0*4190(102,5 – 30)=1820000 Вт.
теплота парообразования (конденсации) вторичного пара.                             2. Расход воды определяем из уравнения теплового
        Критическую удельную тепловую нагрузку, при                         баланса:
которой пузырьковое кипение переходит в пленочное, а                                          Q            1820000
                                                                                   G1 =                =              = 21,8кг / с,
коэффициент         теплоотдачи   принимает   максимальное                              C1 (t1H − t1K ) 4180(40 − 20)
значение, можно оценить по формуле, справедливой для                        где 4180 Дж/кг0К – теплоемкость воды С1 при ее средней
кипения в большом объеме:                                                   температуре tср=0,5(t1н+t1к)=300С; P1=996 кг/м³; λ1=618 Вт/(м К);
       q кр = 0,142 ρ n 4 gσρ                                               µ1=0,000804 Па с; C1=4180 Дж/(кг К).
                          .                    (1.30)                              3. Среднелогарифмическая разность температур в
      В формулах (1.28) и (1.30) все физические                             теплообменнике
характеристики жидкости, а также плотность пара при                         102 ,5            30
атмосферном давлении Pn,o=273M/22,4Ткип и при давлении
                                                          ρ
                                          ρ n = ρ n ,o                                                                    (102,5 − 40) − (30 − 20) = 28,6 οС
над поверхностью жидкости                                ρ атм    следует
                                                                                                                ∆t ср =
                                                                                                                                    102,5 − 40
                                                                            40                20                               ln
определять при температуре кипения Ткип.                                                                                             30 − 20


         8. Примеры расчета теплообменников                                       4. Ориентировочный выбор теплообменника
      Пример 1. Расчет кожухотрубчатых холодильников.                             При этом ориентировочное значение поверхности
      Рассчитать    и     подобрать    нормализованный                      теплообмена составит:
кожухотрубчатый теплообменник для охлаждения кубового
                                                                                   Fop =       Q
                                                                                           K op *∆tcp   =   1820000
                                                                                                            28, 6*800     = 79,5 м 2 .
                                     17                                                                                 18

Страницы