книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов
.pdfТеплосодержание смеси при температуре 136° С:
h=gnin+grCrTi = 3300- 2,734 • 106 + 2700 - 610-136 = 9224-106 дж.
Определяя теплосодержание смеси при температуре 72=70° С, будем считать (с некоторым Допущением), что в теплообменнике весь водяной пар конденсируется и его конденсат охлаждается до заданной температуры, а растворения S0 2 в конденсате не проис ходит. Тогда
h = guCBT2+grCTT2= |
(3300-4187 + 2700-610) -70 = 1074• 10е |
дж, |
||||||
здесь С в |
= 4187 дж/кг -град — теплоемкость |
воды (конденсата). |
||||||
Тепловая |
нагрузка |
теплообменника |
с учетом |
потерь тепла |
в ок |
|||
ружающую |
среду (2% от количества |
передаваемого тепла): |
|
|||||
Q = 0,98(/i — / 2 ) =0,98- (9224106 — 1074106) =7000106 дж. |
||||||||
Расход охлаждающей |
воды определим |
по формуле (8-3): |
|
|||||
|
Г - |
7 |
0 0 0 •1 0 6 |
_ Я З 5 • 103 |
к г |
|
||
|
ё ~ |
4187- (70 - 20) — |
1 |
и |
к г - |
|
||
П р и м е ч а н и е . Заданное количество парогазовой смеси поступает в тепло обменник в течение часа. Так как теплообменник устанавливают в системе ис пользования сдувочного тепла нескольких варочных котлов, работающих по «скользящему» графику, можно принять, что данный теплообменник работает
по непрерывному циклу. Тогда расход воды в теплообменнике равен |
g=33,5X |
||||||||||
ХІ03 |
кг/чг а тепловая нагрузка — Q = 7000 • 106 |
дж/ч= 1,95 • 10s вт. |
|
|
|||||||
2. Поверхность теплообмена вычисляют по формуле |
|
|
|||||||||
где |
k — коэффициент |
теплопередачи, |
который |
для |
спиральных |
||||||
|
теплообменников при охлаждении сдувочных паров и га |
||||||||||
|
зов может быть принят |
1700—1800 |
ккал/мН |
- град или |
|||||||
|
~ 19004-2100 вт/м2 • град |
([42], стр. 240); |
|
|
|||||||
|
®ср —температурный напор, который |
можно |
определить для |
||||||||
|
всего теплообменника, предполагая, |
что процесс |
охлаж |
||||||||
|
дения парогазовой смеси происходит непрерывно |
(в дей |
|||||||||
|
ствительности здесь происходит |
и конденсация пара): |
|||||||||
|
|
|
136 — 70 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
70^-20 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
66 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
66 |
66 | 50 |
=58° С. Поверхность теплообмена |
||||||||
так как ——<2, то 6 с р = |
2. |
|
|||||||||
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,95-106 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
1900 -58 |
|
' |
* |
|
|
|
|
||
По нормалям НИИхиммаш принимаем поверхность теплообмен ника равной 20 м2.
3. Определяем |
сечение |
каналов и |
размеров |
теплообменника |
[34]. Принимаем |
массовую |
скорость |
охлаждающей воды W\ = |
|
= 1800 кг/м2 - сек, тогда сечение канала |
|
|
||
5 l = |
= 3600^! ~ |
3600 • 1800 = = ° . ° 0 5 1 7 м 2 |
- |
|
Приняв по нормалям ширину канала Ь=7 мм, определяем ши рину канала спирали:
о |
Si |
0,00517 |
А _ о п |
Рабочую ширину спирали принимаем равной В = 750 мм, тогда 5! = ВЬ = 0,75 • 0,007 = 0,00525 м2.
Массовая скорость воды в теплообменнике равна:
W > = 36003 3 0Д)525 = 1 7 7 5 К г 1 м 2 • СЄК'
Сечение канала для парогазовой смеси |
принимаем таким же, как |
||
и для воды: |
= 0,00525 м\ |
|
|
5 2 |
|
||
Рабочая длина спирали |
|
|
|
L=~2B~=Z= |
2 • 0,750 = 1 |
3 ' 3 |
3 м - |
Шаг спирали при толщине листа 6 = 5 мм |
|
||
£ = 6 + 6 = 7 + 5 = 1 |
2 |
ММІг |
|
Принимая начальный диаметр спирали |
d = 350 мм, определяем чи |
||
сло витков каждой спирали: |
|
|
|
здесь x = - L ( J L _ l ) = 4 - ( - ^ _ l ) = 14;i.
Наружный диаметр спирали
D = d+2Nt+ 6 =350+2-16- 12 + 5 = 770 мм.
Пример 10. Рассчитать пластинчатый теплообменник для вто рой ступени охлаждения парогазовой смеси конечной сдувки вароч ных котлов. В теплообменник поступает G = 9900 кг/ч конденсата
водяного пара, полученного в теплообменнике |
первой ступени при |
||
температуре 7'i = 70o C. Конечная температура |
охлаждаемого |
кон |
|
денсата 7Л=30°С. Начальная |
температура |
охлаждающей |
воды |
h —10° С, конечная — 4 = 2 5 ° С. |
Учитывая, что концентрация |
рас |
|
творенного в конденсате газа SO2 незначительна, принять теплофизические свойства конденсата, как для воды.
9* |
131 |
Р е ш е н и е . 1. Определяем тепловую нагрузку и количество ох лаждающей воды. Так как процесс теплообмена происходит при не высоких температурах, потерями тепла в окружающую среду пре небрегаем, тогда по формуле (7-3) тепловая нагрузка равна:
^= _ Ш Г ' 4 1 8 7 ' (70 - 30)=46 0 • 103 вт.
Расход охлаждающей воды определяем' по формуле |
(8-3): |
||
g |
3600 • 460 ООО |
ос ипп , |
|
= 4187-(25- 10) = 2 6 400*г/ц, |
|
||
здесь С в = 4187 дж/кг-град — теплоемкость воды. |
температуру |
||
2. Определяем |
температурный |
напор и среднюю |
|
теплоносителей. Изменение температур теплоносителей можно пред ставить так:
70-^30 25^-10
45 20 |
Єі=45°, в 2 = 2 0 ° . |
По формуле (7-12) |
|
9 С Р = |
4 5 ~ 4 5 = З Г С - |
|
2,3 Je-^— |
Средняя температура охлаждающей воды
4 p = J * + l<L=17,5°C.
Средняя температура охлаждаемой жидкости 7 ^ = 17,5+31 =48,5° С.
Табличные и расчетные константы теплоносителей при найден
ных средних температурах:
Охлаждаемая жидкость |
|
|
48,5 |
|
|
Гор, °С |
. |
|
|
|
|
Вязкость (г. н-сек/м2 |
|
0,565-10~3 |
|
|
|
Теплопроводность X, |
|
|
0,646 |
|
|
вт/м • град |
|
|
|
|
|
Теплоемкость С, дж/кгХ |
|
4187 |
|
|
|
Хград |
|
|
|
|
|
Критерий Прандтля Рг |
Р-С |
= |
0,565-10-3.4187 |
=3,65 |
|
Р г = - у |
0_646 |
|
|||
Охлаждающая вода <Ср, |
|
17,5 |
|
|
|
°С |
. |
|
|
|
|
Вязкость [і, н-сек/м2 |
|
1,078-Ю- 3 |
|
|
|
Теплопроводность Я, |
|
|
0,593 |
|
|
вт/м-град |
|
|
|
|
|
Теплоемкость с, дж/кгХ |
|
|
4187 |
|
|
Хград |
|
|
|
|
|
Критерий Прандтля Рг |
V-C |
1,078-10-3.4187 |
~ 7 ' |
' |
|
Р г = — |
= |
0~593 |
|||
3. Определяем скорость теплоносителей. Пластинчатый тепло обменник состоит из отдельных пакетов, каждый из которых пред ставляет собой набор гофрированных пластин с щелевидными ка налами между ними. Теплоносители поступают одновременно в че редующиеся каналы одного пакета, потом второго, третьего и т. д. последовательно. Таким образом, понятие «пакет» соответствует понятию «ход» в многоходовом кожухотрубчатом теплообменнике.
Расчет пластинчатого теплообменника заключается в определе нии числа пластин в пакете и количества пакетов, необходимых для передачи необходимого тепла между теплоносителями.
В |
наиболее распространенных |
пластинчатых теплообменниках |
||
размеры пластин следующие: длина / = 1370 мм; |
ширина 5 |
= |
||
= 500 |
мм; толщина 6 = 1,25 мм; |
рабочая ширина |
канала 5 р а б |
= |
= 370 мм; зазор между пластинами 6 = 5 мм; сечение щелевидного
канала 5 = 0,00185 м2. |
|
|
|
|
Предварительно принимаем массовую |
скорость охлаждающей |
|||
воды 1^2 = 1300 кг/м2-сек |
и определяем |
чи^ло. каналов п в пакете |
||
для движения охлаждающей воды по формуле: |
|
|||
- |
ч- |
^ |
|
=3,05 , |
|
3600 -W2-S2 |
3600 • 1300 • 0,00185 |
|
|
Теплообменник компонуем так, чтобы в каждом пакете было три канала для движения охлаждающей воды и три канала — для ох лаждаемой жидкости. Сечения всех каналов одинаковы, поэтому массовые скорости жидкостей равны:
охлаждаемой
W l |
= = ЗбОО^л, = |
3600 • 0,00185 -3 = 4 |
9 6 к |
г \ м % |
' с |
е К ' |
охлаждающей |
|
|
|
|
|
|
,к/ |
g |
26 400 |
1 Ч п г |
г |
2 |
|
W 2 ~ ' |
3600-S2 -n2 |
— 3600-0,00185-3 |
~ ~ l 6 |
Z ° K |
Z ' M |
' С Є К - |
4. При определении коэффициента теплопередачи находим: эквивалентный диаметр канала
. _ |
4S _ |
46ДРаб |
2-5-370 _ » R |
" э к в — п |
— |
2(Ь -ЬВра 6 ) — |
5 +370 — У , й М м - |
критерий Re для конденсата
Р Р |
ЦМэкв _ |
496 - 0,0098 |
R f i n _ |
R e = |
ІЇ |
0,565 - 10-з = |
8 6 0 0 . |
критерий Re для охлаждающей воды
р . _ |
И У . К . _ |
1325 • 0,0098 |
1 П П П П |
КЄ— |
- — |
1 078-10-3 |
— ^ О Ш . |
При движении жидкости в каналах, составленных из гофриро ванных пластин, возникает дополнительная турбулизация потока. В этом случае при Re>200 критерий Nu определяют из уравнения
Nu=0,135Re°.7 3 Pr°.4 3 .
Используем это уравнение для охлаждаемого конденсата: Nu = 0,135 • 86000-73 • 3,650'43 = 174,8.
По формуле (7-26) вычисляем коэффициент теплоотдачи со сто роны охлаждаемого конденсата:
174,8 • 0,646 |
= 11 500 втім2 |
• град. |
|
0,0098 |
|||
|
|
Запишем критериальное уравнение для охлаждающей воды: Nu = 0,135 • 12 ООО0'73 • 7.60'43 = 302.
По формуле (7-26) вычисляем |
коэффициент теплоотдачи от стенки |
||||
к охлаждающей воде: |
|
|
|
|
|
а 2 |
= = = 3 ° 0 009893 |
= 1 |
8 200 87Iм2 |
" |
град. |
Коэффициент |
теплопередачи |
определяем |
по формуле (8-20) |
||
с учетом термических сопротивлений загрязнений: со стороны кон
денсата п = 0,00018 м2• град/вт; |
со стороны |
воды |
/'2=0,00018 |
м2Х |
||||||||
Хград/вт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k = |
\ |
|
|
оїіоТж |
|
|
|
і |
=1890 |
вт/м2 • |
град, |
|
|
1 |
+0,00018 + |
. |
+ 0,00018 + . |
1 |
|
|
|
|
|||
|
11 500 |
' |
' |
45 |
1 |
' |
18 200 |
|
|
|
||
здесь |
|
А, = 45 |
вт/м-град |
— теплопроводность |
стали; |
|
||||||
|
6 = 1,25 лш = 0,00125 м—-толщина |
|
пластины. |
|
|
|||||||
5. |
Определяем полную поверхность |
теплообмена |
по формуле |
|||||||||
(8-22): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р
Г
_ |
460103 |
„ о |
~ |
1890-31 — |
' ' ° М ~ - |
Определяем число пакетов z теплообменника по формуле
|
|
|
|
F = 25раб/раб2/г, |
|
|
|
где . |
п = 3 — число двойных каналов в пакете; |
|
|||||
/раб=1200 |
мм — рабочая длина пластины; |
|
|
|
|||
|
Z - |
- |
F |
1Л |
о QQ — ч |
|
|
|
|
|
2Враб |
2 • ° . 3 7 -1.2-3 |
|
— °- |
|
Компоновка пластин в теплообменнике должна |
быть |
проведена |
|||||
по схеме: число каналов |
в пакете—,6, число пакетов — 3. |
|
|||||
Пример |
11. Рассчитать воздухоподогреватель |
в зале |
бумагоде |
||||
лательных машин по следующим данным.
Паровоздушная смесь отсасывается из-под колпака бумагодела тельной машины и направляется в калорифер, где за счет его тепла нагревается воздух, необходимый для вентиляции машины. Нагре ваемый воздух засасывается из зала бумагоделательных машин и затем направляется под колпак сушильной части машин.
Паровоздушная смесь после калорифера направляется в возду
хонагреватель, где за счет оставшегося |
в нем тепла |
подогревается |
|
свежий (атмосферный) воздух, направляемый затем |
в зал бумаго |
||
делательных машин. |
|
|
|
Так как основная |
часть водяного пара из смеси |
конденсируется |
|
в первом, калорифере, |
можно считать, |
что в воздухонагревателе |
|
конденсации пара |
нет, т. е. горячим |
теплоносителем |
здесь является |
|||||||||||||
влажный воздух с параметрами: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Начальная |
температура |
Г], °С |
|
|
|
|
|
|
44 |
|
|||||
|
Конечная |
температура |
Гг, °С |
|
|
|
|
|
|
|
36 |
|
||||
|
Влагосодержание |
d b |
г/кг сухого воздуха |
|
|
|
30 |
|
||||||||
Количество отработанного воздуха, направляемого в воздухона |
||||||||||||||||
греватель |
(по сухому |
воздуху): G = 100 ООО кг/ч; |
температура |
на |
||||||||||||
ружного |
воздуха |
^i=0° С; температура |
|
подогретого |
воздуха |
t% = |
||||||||||
=20° С; влагосодержание |
нагреваемого |
воздуха cf2 = 10 г/кг сухого |
||||||||||||||
воздуха. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р е ш е н и е . |
1. Определяем |
тепловую нагрузку |
и количество на |
|||||||||||||
греваемого (холодного) воздуха. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Находим теплоемкость для: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
влажного воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
С = 4 1 8 7 |
• ( 0 , 2 4 + - ^ |
|
-0,47); |
|
|
|
|
|||||||
горячего воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
с = 4 1 8 7 |
• (0,24 + |
- щ о " |
' О . 4 |
7 ) ^ 1 |
0 |
6 0 д |
ж 1 к |
г |
• |
гРад'> |
|
|||||
холодного воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
с = 4 1 8 7 |
• (0,24 + 1 щ - |
• 0,47) = |
1025 дж/кг |
|
• |
град. |
|
|||||||||
Тепловую нагрузку определяем по формуле (7-3) |
|
|
|
|||||||||||||
|
Q = |
100 00 |
• 1060 • (44 - 36)=2,3 6 • 105 |
вт. |
|
|||||||||||
|
|
3600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество холодного воздуха, поступающего в воздухоподогре |
||||||||||||||||
ватель, вычислим по формуле |
(8-3): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
3600 • 2,36 -105 |
, л |
е |
л |
о |
, |
|
|
|
|
|||
|
|
g |
= |
1025.(20 - 0) = |
4 1 |
5 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|||
2. Выбираем конструкцию теплообменника. В качестве воздухо подогревателя обычно используют теплообменник с плоскими алю миниевыми пластинами толщиной 0,5—0,8 мм. В зазорах между
пластинами укладывают деревянные рейки в |
чередующемся по |
|
рядке: сначала вдоль пластин, потом поперек, |
снова |
вдоль и т. д. |
В теплообменнике образуются продольные и поперечные каналы, |
||
которые между собой не соединены. Расстояния |
между |
пластинами |
определяются толщиной реек; примем толщину реек, т. е. ширину канала, 6 = 15 мм.
Такой воздухоподогреватель работает по принципу перекрест
ного тока: по горизонтальным каналам |
движется |
холодный |
тепло |
||||||||
носитель (воздух), |
по вертикальным — горячий. |
Предварительно |
|||||||||
принимаем |
размеры пластин |
/і/з = 2 Х І м и проводим |
|
расчет |
тепло |
||||||
обменника с последующим уточнением принятых размеров. |
|
||||||||||
3. Определяем |
средний |
температурный |
напор. |
Рассчитываем |
|||||||
температурный, напор, как для противотока, |
умножая |
полученную |
|||||||||
величину на поправочный коэффициент |
перекрестного |
тока. |
|
||||||||
4 4 ^ 3 6 |
Так как |
- | і - = |
^ - < 2 , то |
|
|
|
|||||
2 |
0 |
0 |
Q |
6i + в, |
36 f |
24 |
Q n |
o |
п |
|
|
24 |
36 |
9 с р = е |
2 |
=Е |
2 |
= £ 30° С, |
|
||||
где є — поправочный коэффициент для перекрестного тока; опреде ляем его по рис. 17—15 из книги М. А. Михеева «Основы теплопере дачи» [25], предварительно вычислив:
|
к — h _ |
20 — 0 |
=0,455; |
|
Гі — * i |
44 — 0 |
|
|
|
||
|
Т - , - 7-0 |
4 4 - 3 6 ' |
|
А — |
t2 — tx |
~~ 20 — 0 ~ и ' • |
|
По графику є =0,975, тогда 6 с р = 0 , 9 7 5 - 3 0 ^ 2 9 , З о С .
Средняя температура горячего теплоносителя
Средняя температура холодного теплоносителя г'ср = Гер — е с р = 40 — 29,3 = 10,7° С.
Константы воздуха при 7 , с р = 4 0 о С :
Вязкость |
(.і, н • сек!.4і |
. 19,1-10-6 |
Теплопроводность К, вт/м -град |
2,75-Ю- 2 |
|
Критерий |
Прандтля Рг |
Рг = 0,699 |
Константы воздуха при £Ср = Ю.7°С:
Вязкость |
|Л, н-сек/м2 |
17,7-10-6 |
Теплопроводность' X, вт/м-град |
2,5-Ю- 2 |
|
Критерий |
Прандтля Рг . . |
Рг = 0,705 |
4. Определяем коэффициент теплопередачи. Принимаем массо- \
вую скорость горячего воздуха |
№і = 15 кг/м2 |
|
• град и определяем об |
|||||||||||
щее сечение каналов |
|
вертикального |
хода |
|
(длина каналов здесь |
|||||||||
/і = 2 м): . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
G |
_ |
100 000 |
|
ре |
г , |
|
|
|||
|
|
|
3600И?! |
— |
3600 • 15 — 1 |
' Q |
0 |
' г - |
|
|
||||
Число каналов вертикального хода: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
„ |
|
s i |
|
і-8 5 |
СІ |
с. |
|
|
' |
||
|
|
|
|
'~~ |
и/, |
~ " 0,015 • 2 — О І |
' ° ' |
|
|
|
||||
принимаем |
n t = 65, тогда |
массовая скорость |
воздуха |
в вертикаль |
||||||||||
ном направлении равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ш |
|
О |
|
|
|
|
100 000 |
|
|
, . |
9 |
, |
2 |
|
|
|
3600/ii6/i |
— |
|
3600 • 65 • 0,015 • 2 — |
|
|
|
K Z ' M " ' С Є К - |
|||||
В горизонтальном |
|
направлении теплообменник |
имеет пг = 64 ка |
|||||||||||
нала длиной /г=1 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Массовая скорость холодного воздуха |
|
|
|
|
|
|
||||||||
w |
/ |
g |
|
|
|
|
41 500 |
|
|
1 |
0 |
, |
о |
|
W |
2 |
~ 3600л2 6/2 |
— |
3600 • 64 • 0,015 • 1 — |
|
и |
|
К г ' М |
~ ' С Є К - |
|||||
Определим коэффициент теплоотдачи со стороны |
горячего воз |
|||||||||||||
духа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Критерий Re вычислим по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
п „ |
^ э |
к |
в |
14,2-0,03 |
|
л |
о |
q n n |
|
|
||
|
|
КЄ— |
|
- |
|
— 19Д . ю-6 |
|
Л ЭКЮ, |
|
|
||||
здесь dAKB — эквивалентный |
диаметр |
канала, |
вычисляемый по фор |
|||||||||||
|
|
муле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 і к в = - 7 р = 2 ( / + / і ) —2 b ' т а к |
к а к |
b < ^ / " |
|
|||||||||
|
|
|
|
<4кв = 2- 0,015 = 0,03 |
м. |
|
|
|
|
|||||
Так как Re > 10 000, для вычисления Nu используем критериаль ное уравнение (7-27):
Nu = 0,023 • 22 3000 '8 • 0,699°.4 = 60,2. Коэффициент теплоотдачи вычислим по формуле (7-26):
2,75 • 10-2 |
60,2=55 вт/м2 |
• град. |
|
0,03 |
|||
|
|
Затем определим коэффициент теплоотдачи со стороны холод ного воздуха.
Критерий Re найдем по формуле
П с _ . |
ГС^экв |
__ |
12-0,03 |
2 С И 0 0 |
КЄ — |
^ |
- |
l 7 , 7 . 1 0 - 6 _ / U m |
|
Эквивалентный диаметр для горизонтального хода определяем по формуле
4 ж в ^ 2 6: = 0,03 м.
Так как Re> 10 ООО, используем то же критериальное уравнение (7-27):
Nu = 0,023 • 20 4000'8 - 0.7050-4 = 56,8. Коэффициент теплоотдачи вычислим по формуле (7-26):
|
а2~~(ШГ |
' 56,8=48 вт/м2 |
• град. |
||
Коэффициент теплопередачи |
(теплопроводность |
алюминия равна |
|||
Х = 203 вт/м-град) |
найдем по формуле (8-20): |
|
|||
k=—j |
ооШіз |
— =25,6 |
вт/м2 |
• град. |
|
" 5 5 " + |
203 |
+ "48" |
|
|
|
5. Определяем размеры теплообменника. Поверхность теплооб мена воздухоподогревателя находим по формуле (8-22):
F
Г
_ |
2,36-105 |
~ |
25,6 • 29,3 ~ ~ 6 1 0 М • |
Конструктивно поверхность теплообмена пластинчатого возду хоподогревателя может быть вычислена по формуле
FK = 2n.2hk-
При принятых нами размерах поверхность теплообмена равна: FK = 2-64-2 -1=256 м2.
Так как получилось значительное несоответствие между расчет ной и конструктивной поверхностями, необходимо провести второй расчет теплообменника.
Не изменяя число каналов в теплообменнике (т. е. число пла стин) и длину пластин h .увеличим ширину их так, чтобы конструк тивная поверхность теплообмена стала близкой к расчетной. Опре делим величину k для обеспечения расчетной поверхности теплооб мена по формуле
І2=~ШоМ== |
2 • 645- 2 = = 1 . 2 3 |
м - |
При увеличении k уменьшается массовая |
скорость холодного |
|
воздуха и коэффициент теплоотдачи к нему, в связи с чем уменьша ется коэффициент теплопередачи, а расчетная поверхность тепло обмена увеличивается. Учитывая это, принимаем для второго рас чета / 2 = 1,5 м.
Условия движения горячего воздуха не изменяются, поэтому ко
эффициент |
теплоотдачи cci сохраняет свое значение: «i = |
= 55 вт/м2 |
- град. |
Массовая скорость холодного воздуха
w |
g |
41 500 |
R n |
. |
2 |
2 |
3600л2&/2 — ' |
3600 • 64 • 0,015 • 1,5 — |
° ' U |
к г ' м |
' С Є К ' |
Критерий Re для холодного воздуха
Так как Re>10000, используем критериальное уравнение для турбулентного режима движения (7-27):
Nu = 0,023-13 550°.8 -0,705°.4 = 40. Коэффициент теплоотдачи вычислим по формуле (7-26):
а 2 = Q^g5 • 40=34 вт/м2 • град.
Коэффициент теплопередачи найдем по формуле (8-20):
k = = |
і |
|
0,Ш8 |
1 |
= 2 1 вт1м2 • гРад- |
|
|
55 |
+ |
203 |
+ |
34 |
|
Расчетная поверхность теплообмена |
(8-22): |
|||||
Конструктивная |
поверхность |
теплообмена |
||||
|
|
^ . = 2.64-2-1,5 = 384 иг2. |
||||
Совпадение поверхностей хорошее, значит можем принять теплооб менник со следующими параметрами:
Поверхность теплообмена F, мг |
384 |
|||
Количество пластин |
п, шт |
129 |
||
Размеры |
пластин, |
м |
мм |
2 X 1,5 |
Толщина |
пластин |
б, |
0,8 |
|
Зазор между пластинами Ь, мм |
15 |
|||
П р и м е ч а н и е . Если после второго расчета совпадения расчетной и кон структивной поверхностей будет неудовлетворительным (разность их. более 5%), то необходимо провести третий расчет, изменяя отдельные конструктивные раз меры теплообменника.
Пример 12. Рассчитать теплообменник для охлаждения |
гидро- |
|||
лизата, отбираемого из варочного котла при температуре Ті = |
160° С, |
|||
до температуры |
Tz = 60° С. Количество поступающего в теплообмен |
|||
ник гидролизата |
G = |
10 000 кг/ч. |
Охлаждение производится |
водой, |
температура которой |
изменяется |
от ^і = 10°С до £> = 90°С. |
|
|