- •Российский химико-технологиченский университет имени д.И.Менделеева кафедра процессов и аппаратов химической технологии
- •Выполнение работы
- •Обработка экспериментальных данных.
- •Российский химико-технологиченский университет имени д.И.Менделеева кафедра процессов и аппаратов химической технологии
- •Выполнение работы
- •Расчетная часть
- •1. Достоинства и недостатки кожухотрубчатого теплообменника и теплообменника типа «труба в трубе». Кожухотрубчатый теплообменник
- •Двухтрубный однопоточный теплообменник типа «труба в трубе»
- •2. Способы очистки теплообменных аппаратов от накипи.
- •3. Как сочетать достоинства кожухотрубчатого теплообменника и то «труба в трубе» в одном аппарате?
Расчетная часть
Расчёт средней движущей силы процесса:
Δtср = = 42,9 °C
Массовый расход теплоносителей:
= 983,84*0,179*10-3 = 0,176 кг/с
= 999,81*0,326*10-3 = 0,326 кг/с
Расчёт количества теплоты:
T1н - T1к)*Cp* = (58,8-45,9)*4190*0,176 = 9,512 кВт
T2к – T2н)*Cp* = (11,1-7,6)*4190*0,326 = 4,78 кВт
Расчёт поверхности теплообмена:
F = 4*π*d*l = 4*3.14*0.025*1.3 = 0,4082 м2
Расчёт экспериментальной константы теплопередачи:
= 543,18
T2ср = = 9,35 °C
T1ср = T2ср + = 9,35 + 42,9 = 52,25 °C
Расчёт теоретической константы теплопередачи:
1) ρT1 ср = = 986,98 кг/м3
μT1 ср = = 0,532 мПа*с
λT1 ср = = 0,6505
Pr1 = = 3,43
Re1 =
ω1 = = 0,63 м/с
Re1 = = 22207
Nu1 = 0,021*Re10,8*Pr10,43 = 0,021*222070,8*3,430,43 = 107,05
α1 = = 3665,05
2) dэкв = 0,035-0,025 = 0,010 м
ρT2 ср = = 999,74 кг/м3
μT2 ср = = 1,34 мПа*с
λT2 ср = = 0,57344
ω2 = = 4,15 м/с
Re2 = = 30991,5
Pr2 = = 9,79
Nu2 = 0,021*Re20,8*Pr20,43 = 0,021*30991,50,8*9,790,43 = 219,4
α2 = = 12581,67
= 550,4
Δ = = 1,31 %
Вывод: по экспериментальным данным определен коэффициент теплопередачи . По уравнению аддитивности термических сопротивлений рассчитан коэффициент теплопередачи
. Расхождение между экспериментальным и расчетным значениями составило 1,31%.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕПЛООБМЕННЫМ АППАРАТАМ.
1. Достоинства и недостатки кожухотрубчатого теплообменника и теплообменника типа «труба в трубе». Кожухотрубчатый теплообменник
Достоинства |
Недостатки |
Большая площадь поверхности теплопередачи при относительно компактных размерах кожухотрубчатого теплообменника. |
Не способны эффективно работать при низких расходах теплоносителей.
|
Простота изготовления. |
Трудности изготовления из материала, не допускающего развальцовки и сварки. |
Расход материала на изготовление сравнительно невелик. |
Трудности при осмотре, чистке и ремонте. |
Надёжны в работе. |
|
Способны работать под большими давлениями. |
Двухтрубный однопоточный теплообменник типа «труба в трубе»
Достоинства |
Недостатки |
Значительные скорости движения теплоносителей увеличиваются коэфф. теплопередачи и тепловые нагрузки; замедляется отложение накипи и загрязнений на стенках труб. |
Относительно небольшие площади поверхности теплопередачи при значительных габаритных размерах теплообменника. |
Возможность работы при небольших расходах теплоносителей. |
Большой расход материала на изготовление.
|
Возможность работы при высоких давлениях. |
В неразборных двухтрубчатых теплообменниках затруднена чистка. |
2. Способы очистки теплообменных аппаратов от накипи.
Изначально воду можно подготовить и смягчить. Среди механизмов очистки воды в первую очередь можно выделить обычные фильтры, а также инновационные технологии – магнитная очистка воды, которая представляет собой воздействие на молекулы воды и растворенные в ней соли магнитным полем.
Еще один способ предотвращения появления накипи – это специальная полировка стенок теплообменника, которая препятствует быстрому образованию налета и использование металлов менее всего активных при данном химическом процессе.
Также не рекомендуется оставлять теплообменник сухим в периоды его простоя от работы, он должен быть заполнен водой.
В качестве профилактики следует использовать химические добавки в воду (например, соль или кислота для «жёсткой» воды).
Также есть варианты химический очистки и варианты механической (проволочные щетки, специальные сверла для удаления накипи). Однако, в обоих случаях поверхности теплообменников либо будут поцарапаны, либо средство от накипи их разъест. Даже микротрещины – это место, куда потом отложится новая накипь и начнет разъедать эти трещины, делая их больше. Здесь же в последствии развивается коррозия, поэтому устранение известкового налета хоть и нужная процедура, но не без недостатков.
Один из способов борьбы с образованием слоев загрязнения – это увеличение скорости потока жидкости в теплообменнике, что создает турбулентность и пограничный слой срывается с поверхностей теплообменника.
Также существует электрогидроимпульсный метод. Принцип работы построен на импульсном электрическом разряде в жидкости (воде), в результате которого происходит локальный микровзрыв и разрушение твердых отложений, которые сразу вымываются потоками воды. Метод экологический безопасен и более щадящий в отличие от химической механической чистки.