книги / Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-1
.pdfВ нашем случае:
|
|
Тг = 273 + 70 = 343 К; |
Т2 = 273 + 20 = |
293 К; |
|
|||
|
Ft = nDH + 2-0,785D2 = |
3,14-1 -2 + 2-0,785-12 = 7,85 м2; |
||||||
|
|
F2 = 2 (4-6 + |
4-10 + 6-10) = 248 м2. |
|
||||
Так как площадь F2 велика по сравнению с площадью Flt то |
||||||||
коэффициент излучения |
CV_2 æ |
Сг. |
|
|
||||
Для окисленной стали среднее значение степени черноты г = |
||||||||
= 0,85 |
[см. формулу |
(4.67)1. |
Следовательно, |
Сх = |
5,7-0,85 = |
|||
= 4,84 Вт/(м2-К4). |
лучеиспусканием: |
|
|
|||||
Потеря |
теплоты |
|
|
|||||
= |
CXFX [ ( - Т ± У - |
( - ^ - ) 4] = |
4.84-7,85 (3,43* - |
2,93*) = |
2490 Вт. |
|||
Общую потерю теплоты лучеиспусканием и конвекцией найдем |
||||||||
по формуле: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Q — |
1 (^ С Т -----^ВОВд)- |
|
|
||
Здесь а |
— суммарный коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием и конвек |
|||||||
цией — определяется по |
формуле |
(4.71): |
|
|
||||
а = 9,74 + 0,07 At = 9,74 + 0,07 (70 — 20) = 13,2 B T /(M* •К).
Общая потеря теплоты аппаратом:
Q = 13,2- 7,85 (70 — 20) = 5200 Вт.
Пример 4.30. Определить необходимую толщину слоя изоля ции аппарата, внутри которого температура 154 °С. Изоляционный материал — совелит. Температура наружной поверхности изоля
ции не должна |
быть выше 40 °С. |
Р е ш е н и е . |
Примем температуру окружающего воздуха |
t0 = 20 °С и определим суммарный коэффициент теплоотдачи в окружающую среду лучеиспусканием и конвекцией по урав нению (4.71):
а = 9,74 + 0,07 Д/ = 9,74 + 0,07 (40 — 20)= 11,1 Вт/(мг-К).
Удельный тепловой поток:
<7= а (/ст — /0) = 11,1 (40 — 20) = 222 Вт/м2.
Принимая приближенно, что все термическое сопротивление* сосредоточено в слое изоляции, можно написать
Ç ~ К (<ВН — ^о) “ g " (^ВН — ^о)>
откуда |
толщина |
слоя |
изоляции: |
|
|
6 = у |
«вя - |
to) = |
(154 - 20) = 0,059 м, |
где К = |
0,098 Вт/(м-К)— |
коэффициент теплопроводности совелита (табл. |
||
Пример 4.31. Вдоль плоской стенки аппарата продувается воз дух со скоростью 3 м/с при средней температуре 90 °С и давле нии 900 мм рт. ст. Снаружи аппарат покрыт слоем теплоизоляции (совелит) толщиной 40 мм. Определить количество теплоты q,' теряемое с 1 м2 стенки аппарата.
Длина стальной стенки 5 м, толщина 5 мм; температура воз духа в помещении 20 °С. Учесть загрязнение внутренней стенки аппарата.
Р е ш е н и е . Находим коэффициент теплоотдачи от горячего воздуха к стенке (расчетная формула (4.40)]. Значение критерия Нуссельта:
Nut = 0,032Re0,8 « 0,032 (9,07-10»)°*8 = 1867.
Здесь |
Re = |
wLpi |
3*5*1,149 |
_ q f ï 7.in5. |
n |
|
i °QT |
900*273 |
||||
|
-------- б л Ш с г * -----9*07 10 ’ |
Pt ~ |
h293 760(273 + |
90)' |
||||||||
= 1,149 |
|
Г1 |
'*»*'*“ ~ |
при рабочих |
условиях; |
\— |
|
|||||
кг/м® — плотность |
воздуха |
(ix » 0,019 X |
||||||||||
X 10*® Па -с — динамический |
коэффициент |
вязкости |
воздуха при |
90 ''С |
||||||||
(рис. VI). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
= |
Nu^x/L = |
1867*0,0316/5 = |
11,8 |
Вт/(м»*К), |
|
|
||||
где Хх = 0,0316 Вт/(м• К) — коэффициент теплопроводности воздуха при 90 °С (табл. XXX).
Суммарный коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием и кон векцией от наружной поверхности изоляции в окружающую среду!
|
|
ос* “ |
9,74 -f- 0,07 (/ст. з — /вовд)* |
|
|
||||||||
Ввиду того, |
что |
/сх.а — температура |
наружной |
поверхности |
|||||||||
изоляции — неизвестна, |
для |
первого |
приближения принимаем |
||||||||||
а2 « |
10 Вт/(ма. К). |
|
|
|
|
|
|
|
|
внутренней |
поверхности |
||
Тепловую проводимость загрязнения |
|||||||||||||
стенки принимаем по табл. XXXI для теплоносителя — воздуха: |
|||||||||||||
1 //W 1 = 2800 Вт/(м2*К). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент теплопередачи (ориентировочный): |
|
||||||||||||
|
Л “ |
I |
, |
1 |
, |
0,005 |
, |
0,04 , |
1 ” |
|
|||
|
|
11,8 + |
2800 + |
46,5 |
+ |
0,098 + |
10 |
|
|||||
|
|
= |
------- |
|
?----- |
г |
= |
1,685 Вт/(м2*К). |
|
||||
|
|
|
0,4934 + |
- ^ |
|
|
|
|
|
|
|
||
Здесь коэффициент |
теплопроводности |
совелита А = 0,098 |
Вт/(м• К), для |
||||||||||
сггали |
Аст = 46,5 Вт/(м«К) — см- |
табл. |
XXVIH. |
|
|
||||||||
Уточнение с^: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ai2— ^ст. 2 |
^ВОвД = |
|
К Д/ср/оа = |
1,685.(90 — 20)/10 = |
11,8 К; |
|||||||
|
а г = |
9,74 + 0,07* 11,8= 10,57 Вт/(м®* К). |
|
||||||||||
Уточненное значение коэффициента теплопередачи:
К ~ 0.4934 + (1/10,57) = 1,7 Вт/(м2-К).
Удельные потери теплоты:
q ^ K & t c р = 1.7 (90 — 20)= 119 Вт/ма.
Пример 4.32. |
Цеолит NaX подвергается десорбции — нагреву |
в токе горячего |
воздуха в непрерывнодействующем аппарате со |
взвешенным слоем цеолита. Средняя температура воздуха 190 °С. Цеолит поступает в аппарат с начальной температурой 20 °С. Диаметр зерна цеолита 4 мм, плотность его 1100 кг/м®, удельная
теплоемкость 870 Дж/(кг.К), |
коэффициент |
теплопроводности |
|
0,24 Вт/(м-К). Число псевдоожижения* 4. |
Определить время, |
||
необходимое для |
нагрева зерна цеолита от 20 °С до средней тем |
||
пературы 185 °С. |
Прогрев зерна |
цеолита представляет собой не |
|
Р е ш е н и е . |
|||
стационарный процесс теплопроводности в твердом теле. Решение уравнения нестационарной теплопроводности (при постоянстве теплофизических характеристик нагреваемого тела)
совместно с граничными и начальными условиями приводит [4.21 к уравнению
|
|
S |
~ l”, |
= f ( Bi, FO), |
(a) |
правая часть |
которого — сложная функция |
критериев Био (Bi) |
|||
и Фурье (Fo). |
|
имеющего форму шара радиусом R: |
|||
Для зерна, |
|||||
|
|
Bi |
F o - m _ .Л * |
|
|
|
|
К |
' |
Я2 ~ «тРтЯ2 ’ |
|
В последних |
|
уравнениях |
/п, /к, /с. с — начальная и конечная темпера |
||
туры нагреваемого |
тела, температура |
окружающей |
среды; а — коэффициент |
||
теплоотдачи от окружающей среды к |
поверхности нагреваемого тела; Хт, ст |
||||
рт — коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость и плотность твер* дого тела; а — коэффициент температуропроводности твердого тела (зерна)*
На рис. 4.18 приведен график уравнения (а) для шара [4.1, 4.12].
Определяем коэффициент теплоотдачи а от воздуха к поверх ности зерна цеолита во взвешенном слое. Предварительно най дем значение критерия Архимеда по уравнению (3.3):
Л г^ <*8Р т Р с g _ 0,0043»1100»0,763-9,81 _ £ ^
* Отношение рабочей скорости воздуха к критической (скорости псевдо ожижения).
toc~t}{ |
где |
р0 = |
0,763 кг/м3 и |
р с = 25,7 х |
|
X 10~в Па*с — плотность |
и динамиче |
||
|
ский |
коэффициент вязкости |
среды (воз- * |
|
|
духа) |
при |
190°С [О ]. |
|
По графику (рис. 3.8) находим при Аг = 8Л06 и г = 0,4 крите рий Лященко LyKP = 2,75. Отсюда по уравнению (3.4а) определяем критическую скорость псевдоожи жения: _________
и'кр = V ЬУкрЦсЯРт/рс =
=^/2,75-25,7- КГ«.9,8Ы 100/0,7632 =
=1,09 м/с.
Рабочая скорость воздуха (отнесенная к полному поперечному сечению аппарата):
w = 4шКр =4*1,09 = 4,36 м/с.
По этой скорости рассчитываем критерий Лященко
, |
и-3Ро |
4,36»-0,763г |
. . . |
L y _ |
PcPrg “ |
25,7-Ю '«. 1100-9,81“ |
|
и по рис. 3.8 при Аг = 8 -103 находим порозность взвешенного слоя е = 0,67.
Критерий Рейнольдса для потока воздуха:
D |
w dpc |
4,36-0,004-0.763 |
т |
К е“ |
ещс “ |
0,67-25 7-10-* |
|
Критерий Прандтля Рг = ср/Х = 1020.25,7.10"в/0,0385 = 0,681. Определяем критерий Нуссельта по уравнению (1 it
Nu = 0,4Re0,67Pr0,33 = 0,4-773°'67.0,681°'33 = 30,2.
Коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности зерна:
а = Nu K0/d = 30,2-0,0385/0,004 = 290 Вт/(м*-К),
где /.с — 0,0385 Вт/(м • К) — коэффициент теплопроводности воздуха при 190 °С 14.1 J.
Критерий Био:
Bi = aR/XT = 290-0,002/0,24 = 2,42.
Симплекс разностей температур:
<п |
185 — 20 |
= 0,97. |
<о.с — <н |
190 — 20 |
|
По этим данным находим по графику (рис. 4.18) значения кри терия Fo = 1, откуда время прогрева зерна цеолита:
т = Fo cTpTfi2AT = 1 -870-1100*0,002*/0,24 « 16 о.
4.1. Во сколько раз увеличится термическое сопротивление стенки стального змеевика, свернутого из трубы диаметром 38 X Х2,5 мм, если покрыть ее слоем эмали толщиной 0,5 мм? Считать стенку плоской. Коэффициент теплопроводности эмали 1,05 Вт/(м-К).
4.2.Паропровод длиной 40 м, диаметром 51x2,5 мм покрыт слоем изоляции толщиной 30 мм; температура наружной поверх ности изоляции 4 = 45 °С, внутренней 4 = 175 °С. Определить количество теплоты, теряемое паропроводом в 1 ч. Коэффициент теплопроводности изоляции Я = 0,116 Вт/(м-К).
4.3.Стальная труба диаметром 60X3 мм изолирована слоем пробки толщиной 30 мм и сверху еще слоем совелита (85 % маг
незии |
15% асбеста) |
толщиной 40 |
мм. |
Температура |
стенки |
|
трубы —110°С, а наружной поверхности |
изоляции 10 |
°С. Вы |
||||
числить часовую потерю холода с 1 |
м длины трубы. |
|
||||
4.4. Как |
изменится потеря холода в условиях предыдущей за |
|||||
дачи, |
если |
внутренний |
слой сделать |
совелитовым (Ô = |
40 мм), |
|
анаружный — пробковым (6 = 30 мм)?
4.5.Найти температуру внутренней поверхности обмуровки аппарата (рис. 4.19), если температура на наружной поверхности ее Зо °С. Толщина обмуровки 260 мм. Термометр, заделанный на глубину 50 мм от наружной поверхности, показывает температуру 70 °С.
4.6.Вычислить коэффициент теплопроводности для: а) жид
кого хлороформа при t = 20 °С; б) сернистого газа при t = 160 °С
и абсолютном давлении 1 кгс/см2 |
(~ 0 ,1 МПа); в) |
25% водного |
|
раствора хлористого кальция |
при |
t = 30 °С. |
|
4.7. Необходимо испарять |
1600 кг/ч жидкости, кипящей при |
||
t = 137 °С и поступающей в |
испаритель при этой |
температуре. |
|
Удельная теплота испарения |
жидкости г — 377.10s Дж/кг. Тем |
||
пература греющего пара должна быть не ниже 150 °С. Определить
расход греющего пара: а) сухого насыщенного, р„вс — 4 |
кгс/см* |
||||||||
(~0,4 |
МПа); |
б) |
перегретого |
до |
250 °С, |
ривб |
= |
4 |
кгс/см* |
(~0,4 |
МПа); |
в) |
перегретого |
до |
250 °С, |
ризб |
= |
3 |
кгс/см* |
(~0,3 МПа). Удельная теплоемкость перегретого пара 2,14.10*
Дж/(кг.К).
Изобразить процессы изменения состояния греющего пара на
диаграмме |
Т — S. |
Конденсат греющего пара отводится при |
||||
температуре |
конденсации. |
|
|
|||
4.8. До какой температуры будут нагреты |
||||||
глухим паром 2 т раствора хлористого кальция, |
||||||
если расход греющего |
пара (paec — 2 кгс/см2, |
|||||
т. е. ~ 0,2 МПа) |
за |
2,5 |
ч |
составил |
200 кг, а |
|
расход теплоты |
на нагрев |
аппарата |
и потери |
|||
Рис. 4,19 (к контрольной задаче 4.6),
теплоты в окружающую среду составляют в среднем 2030 Вт? Начальная температура раствора 10 °С. Удельная теплоемкость раствора 2,5 X 108 Дж/(кг-К).
4.9. Определить количество передаваемой теплоты в противо- • точном конденсаторе, в котором конденсируется 850 кг/ч пара сероуглерода под атмосферным давлением. Пар сероуглерода поступает в конденсатор с температурой 90 °С. Жидкий сероугле род выходит из конденсатора при температуре на 8 °С ниже тем пературы конденсации. Удельная теплоемкость пара сероуглерода 0,67. Ю3 Дж/(кг. К).
4.10. В кожухотрубчатый конденсатор поступает 120 кг/ч
сухого |
насыщенного пара диоксида углерода под давлением |
РаРс = |
60 кгс/см2 ( - 6 ,0 МПа). Жидкий диоксид углерода вы |
ходит из конденсатора под тем же давлением при температуре конденсации. Принимая разность температур диоксида углерода и воды на выходе воды из конденсатора 5 К, определить необ ходимый расход воды, если она поступает в конденсатор с темпе ратурой 10 °С.
4.11.Колонна для ректификации жидкого воздуха покрыта слоем тепловой изоляции из шлаковой ваты толщиной 250 мм. Температура жидкости внутри колонны —190 °С, температура воздуха в помещении 20 °С. Какое количество теплоты может про никать из окружающего воздуха в колонну через 1 м2 поверх ности, если пренебречь термическими сопротивлениями со сто роны жидкости, окружающего воздуха и металлической стенки колонны?
4.12.Как изменится коэффициент теплопередачи в аппарате, если заменить стальные трубы диаметром 38x2,5 мм на медные
такого |
же |
размера: |
а) |
в паровом калорифере для воздуха, |
|||||
в |
котором |
а воал = |
41 |
Вт/(м2. К), |
а гр. иара = |
11 600 |
Вт/(м2- К); |
||
б) |
в выпарном аппарате, в котором а ьшь раств |
= |
2320 |
Вт/(м2-К), |
|||||
otpP |
IiaPa |
= |
И 600 Вт/(м2-К)? Загрязнений поверхности не учи |
||||||
тывать. |
|
|
|
величина |
коэффициента |
теплопередачи |
|||
|
4.13. Как изменится |
||||||||
в теплообменном аппарате, выполненном из стальных труб тол щиной 3 мм, если на поверхности труб отложится слой накипи (водяного камня) толщиной 2 мм: а) в водяном холодильнике для
газа, в |
котором |
а газа = 68 |
Вт//м2. К). а ноды = |
680 |
Вт/(м2- К); |
||
б) |
в выпарном аппарате, в котором а ьип. хлств |
= |
2780 |
Вт/(м2.К), |
|||
'*гр. t*apa |
= 11 600 |
Вт/(М2. К)? |
удельная |
тепловая |
нагрузка |
||
(в |
4.14. Какая |
наибольшая |
|||||
Вт/м2) может быть в испарителе толуола, если стальные трубы |
|||||||
испарителя толщиной 4 мм с обеих сторон покрыты ржавчиной? Толщина одного слоя ржавчины 0,6 мм. Испаритель обогревается насыщенным паром (ризС = 3 кгс/см2, т. е. —0,3 МПа). Толуол кипит под атмосферным давлением. Считать, что термическое сопротивление стенки и двух слоев ржавчины значительно больше суммы остальных термических сопротивлений.
Ш
4.15. Горячий концентрированный раст |
|
|||||||
вор, |
выходящий |
из выпарного аппарата |
100*0 |
|||||
с температурой |
106 °С, используется для |
|
||||||
подогрева |
до 50 °С |
холодного |
разбав |
|
||||
ленного раствора, поступающего на вы |
a v |
|||||||
парку с |
температурой |
15 °С |
Концентри |
|||||
рованный |
раствор |
охлаждается до 60 °С. |
|
|||||
Определить среднюю разность температур |
|
|||||||
для |
прямоточной |
и |
противоточной |
схем. |
Ж е |
|||
4.16. В многоходовом кожухотрубчатом |
|
|||||||
теплообменнике, |
имеющем четыре |
хода в |
— 1= |
|||||
трубном пространстве |
и один ход в меж |
|||||||
трубном (рис. 4.20), |
толуол |
охлаждается |
по трубам, нагревается |
|||||
водой от 106 до 30 °С. Вода, |
проходящая |
|||||||
от 10 до 34 °С. Определить среднюю разность температур в теп лообменнике.
4.17.1930 кг/ч бутилового спирта необходимо охлаждать от 90 до 50 °С в прогивоточном теплообменнике поверхностью 6 м8. Охлаждение производится водой с начальной температурой 18 °С. Коэффициент теплопередачи в теплообменнике 230 Вт/(м2-К); А/ср считать как среднюю арифметическую. Сколько кубических метров воды в 1 ч надо пропускать через теплообменник?
4.18.На складе оборудования имеется кожухотрубчатый теп лообменник, состоящий из 19 латунных труб диаметром 18x2 мм, длиной 1,2 м. Достаточна ли его поверхность для конденсации 350 кг/ч насыщенного пара этилового спирта, если принять коэф
фициент теплопередачи равным 700 Вт/(м2-К). начальную темпе ратуру воды 15 °С, а конечную 35 °С? Конденсация спирта пред полагается при атмосферном давлении, жидкий спирт отводится
при температуре конденсации. |
противоточный |
теплообменник |
|
4.19. |
Кожухотрубчатый |
||
(рис. 4.21) |
перед контактным аппаратом на сернокислотном заводе |
||
имеет поверхность теплообмена 360 м2. Очищенный газ колче данных печей поступает в межтрубное пространство теплообмен ника при 300 °С, выходит при 430 °С. Горячий газ из контактного
аппарата входит в трубы теплообменника при |
560 °С. |
Расход* |
газа 10 т/ч, удельная теплоемкость газа в |
'среднем |
1,05 X |
X 103 Дж/(кг-К). Потери теплоты через кожух |
теплообменника |
|
составляют 10% от количества теплоты, полученного нагрева ющимся газом Определить коэффициент теплопередачи в тепло обменнике.
4.20.Определить коэффициент теплопередачи в спиральном теплообменнике по следующим данным: поверхность теплообмена 48 м2; в аппарате подогревается 85,5 т/ч воды от 77 до 95 °С; на гревание производится насыщенным паром при риэб = 23 кПа.
4.21.Определить необходимую поверхность противоточного теплообменника при охлаждении 0,85 м3/ч сероуглерода от тем пературы кипения под атмосферным давлением до 22 °С. Охлаж
дающая |
вода |
нагревается от 14 до 25 °С; ась2 |
=270 |
Вт/(м2'К); |
|
а Нео = |
720 |
Вт/(м2-К). Толщина |
стальной стенки 3 мм. Учесть |
||
наличие загрязнений — ржавчины |
и накипи, |
приняв |
£ ^агр = |
||
=0,00069 (м2-К)/Вт Определить также расход воды.
4.22.Требуется конденсировать 10 т/ч насыщенного пара «-гексана при 70 °С. Охлаждение конденсатора может быть осу ществлено: а) водой, нагреваемой от 16 до 36 °С; б) воздухом, нагреваемым от 25 до 48 °С Коэффициент теплоотдачи для кон денсирующегося пара гексана в обоих случаях принять равным 1700 Вт/(м2-К). Коэффициенты теплоотдачи для воды и воздуха взять ориентировочно (средние значения) по табл. 4.7, для воды— при турбулентном течении по трубам, для воздуха — при попе речном обтекании труб. Жидкий гексан отводится при температуре конденсации. Термические сопротивления стенки и загрязнений
не учитывать. Удельная теплота конденсации гексана 33,3 X X 104 Дж/кг. Определить расходы воды и воздуха (в м3/ч) и тре буемые поверхности теплообмена.
4.23. Метан под избыточным давлением 5 кгс/см2 (~0,5 МПа) проходит по межтрубному пространству кожухотрубчатого теп лообменника параллельно трубам со скоростью 4,6 м/с. Средняя температура метана 75 °С. Теплообменник состоит из 37 стальных труб диаметром 18x2 мм, заключенных в кожух, внутренний диаметр которого 190 мм. Определить коэффициент теплоотдачи.
4.24. 3700 |
кг/ч |
метилового спирта подогреваются от 10 до |
50 °С, проходя |
по |
трубному пространству теплообменника, со |
стоящего из 19 труб диаметром 16x2 мм. Определить коэффи циент теплоотдачи, если принять температуру стенки 60 °С.
4.25. В кожухотрубчатом теплообменнике по трубам диа метром 46x3 мм проходит со скоростью 0,7 м/с вода, которая нагревается. Определить коэффициент теплоотдачи, если средняя температура поверхности стенки, соприкасающейся с водой, 90 °С, а средняя температура воды 46 9С.
Рис. 4.22 |
(к |
контрольной |
задаче |
|
||||
4.27). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.26. Определить коэф |
|
||||||
фициент |
теплоотдачи |
для |
|
|||||
воздуха, охлаждаемого под |
|
|||||||
абсолютным |
давлением |
|
||||||
2 |
кгс/см2 |
(~0,2 МПа) |
от |
|
||||
90 |
до 30 СС в межтрубном |
|
||||||
пространстве |
кожухотруб |
|
||||||
чатого |
теплообменника |
с |
|
|||||
поперечными перегородка |
|
|||||||
ми. Трубы диаметром 25 X |
|
|||||||
Х2 |
мм |
расположены по |
|
|||||
ходу |
газа |
в |
шахматном |
|
||||
порядке. Скорость воздуха |
пучка |
|||||||
в |
вырезе |
перегородки |
(в самом узком сечении |
|||||
труб) |
8 |
м/с |
(рис. |
4.22, б). |
|
|||
|
4.27. |
Воздух атмосферного давления нагревается насыщенным |
||||||
водяным паром в кожухотрубчатом конденсаторе с трубками диаметром 25x2 мм. Средняя температура воздуха 60 °С. Сравнить коэффициенты теплопередачи для двух случаев: 1) воздух про ходит по трубам со скоростью 10 м/с (Lid > 50), греющий пар конденсируется в межтрубном пространстве (рис. 4.22, а); 2) воз дух проходит по межтрубному пространству, снабженному по перечными перегородками. Скорость воздуха в вырезе перего родки (в самом узком сечении пучка труб) 10 м/с (рис. 4.22, б), греющий пар конденсируется в трубах. Принять коэффициент
теплоотдачи |
|
пара 11 600 Вт/(м2-К)- |
потоков (Re > |
4.28. При |
теплообмене двух турбулентных |
||
> 10 000) у |
первого потока аг = 230 Вт/(м2-К), |
у второго а г = |
|
= 400 Вт/(м2*К). Во сколько раз увеличится коэффициент теп лопередачи, если скорость первого потока возрастет в 2 раза, а скорость второго — в 3 раза (при прочих неизменных условиях)? Термическое сопротивление стенки не учитывать.
4.29. Определить коэффициент теплоотдачи для 98 % серной кислоты, проходящей по кольцевому (межтрубному) пространству горизонтального теплообменника типа «труба в трубе» со скоростью 0,9 м/с. Средняя температура кислоты 72 °С, средняя температура стенки 58 °С. Наружная труба теплообменника имеет диаметр 54X4,5 мм, внутренняя— 26X3 мм.
4.30. Четыреххлористый углерод нагревается в трубном про странстве горизонтального кожухотрубчатого теплообменника. Средняя температура четыреххлористого углерода 26 °С, скорость его в трубах 0,15 м/с. Средняя температура поверхности загряз
нения |
труб, соприкасающейся с четыреххлористым углеродом, |
|
34 °С. |
Диаметр труб 25x2 |
мм. Определить коэффициент тепло |
отдачи |
четыреххлористого |
углерода. |
4.31. Через трубное пространство кожухотрубчатого тепло обменника прокачивается раствор хлористого кальция (23,8 %), который нагревается при средней температуре —20 °С. Скорость рассола в трубах 0,5 м/с, средняя температура поверхности стенки, соприкасающейся с раствором, —10 °С. Коэффициент объемного расширения рассола 0,35-10-8 К-1, внутренний диаметр труб 0,021 м, длина труб 4 м Определить коэффициент теплоотдачи для рассола.
4.32. Раствор хлористого натрия [21,2 % (масс.)] нагре вается в трубном пространстве кожухотрубчатого теплообмен ника от —15 до —12 °С. Внутренний диаметр труб 21 мм, длина труб 3 м. Скорость рассола в трубах 0,3 м/с. Средняя температура поверхности загрязнения стенки, соприкасающейся с рассолом, /ст = —6,5 °С. Определить коэффициент теплоотдачи от рассола к стенке. Коэффициент объемного расширения рассола р =»
=0,3510-» К"1.
4.33.Этилацетат охлаждается в трубном пространстве горизон!алыюго кожухотрубчатого теплообменника. Внутренний диа метр труб 21 мм, длина труб 3 м. Средняя температура охлаждае мого этилацетата /ср = 50 °С, средняя температура поверхности загрязнения стенки со стороны этилацетата /С1 = 40 °С. Скорость этилацетата 0,04 м/с. Определить коэффициент теплоотдачи от
эгнлацетата к стенке. Коэффициент теплопроводности À =
=0,1128 Вт'(м-К).
4.34.Бензол охлаждается в трубах горизонтального кожухо трубчатого теплообменника. Внутренний диаметр труб 21 мм, длина труб 4 м. Средняя температура охлаждаемого бензола 50 °С, средняя температура поверхности загрязнения стенки со стороны бензола /ст = 30 °С. Скорость бензола 0,05 м/с. Определить коэф фициент теплоотдачи от бензола к стенке.
4.35 В вертикальном кожухотрубчатом теплообменнике бен зол прокачивается через трубы снизу вверх при охлаждении от 70 до 30 °С. Внутренний диаметр труб 21 мм, высота труб 4 м. Ско рость бензола 0 05 м/с. Средняя температура поверхности загряз нения стенки со стороны бензола 30 °С. Определить коэффициент теплоотдачи от бензола к вертикальной поверхности стенки.
4.36.Вода нагревается в условиях свободного движения. Наружный диаметр горизонтальных труб 76 мм. Определить коэффициент теплоотдачи, если температуру поверхности трубы принять равной 45 °С. Средняя температура воды 25 °С.
4.37.В условиях свободной конвекции охлаждается толуол. Средняя температура толуола 50 °С. Диаметр горизонтальных труб 38x2 мм. Температура наружной поверхности загрязнения труб, соприкасающейся с толуолом 30 °С. Определить коэффицент теплоотдачи толуола.
4.38.Вертикальный кожухотрубчатый теплообменник состоит из 91 трубы диаметром 57x3 мм, высотой 4 м. По внутренней поверхности труб стекает пленкой вода в количестве 52 м*/ч,