Испытание элементного теплообменника
Схема теплообменника, состоящего из двух элементов, представлена на рис.94.
Р
ис.94.
Схема элементного теплообменника.
1- горячая вода, 2- холодная вода,
G – массовый расход.
На установке с помощью двух ротаметров измеряются объемные расходы теплоносителей. Термопары и потенциометр измеряют температуры теплоносителей на входе и выходе из аппарата.
Тепловая нагрузка аппарата.
Массовые расходы теплоносителей:
кг/с;
кг/с.
Тепловая нагрузка:
Вт
Тепло, вносимое первым теплоносителем:
Вт
Потери тепла:
Вт
2. Скорости движения теплоносителей.
м/с;
м/с.
3. Число Рейнольдса.
;
,
где
4. Коэффициенты теплоотдачи.
По числу Рейнольдса определяется режим движения теплоносителя и выбирается соответствующая формула для расчёта критерия Нуссельта:
Из критериев Нуссельта определяются коэффициенты теплоотдачи:
;
.
5. Расчётный коэффициент теплопередачи.
;
- задано.
6. Средняя разность температур для противотока.
Распределение температур теплоносителей для противотока представлено на рис.95.
Р
ис.95.
Распределение температур теплоносителей
для противотока.
7. Опытный коэффициент теплопередачи.
,
F
– задано.
8. Отклонение опытных и расчётных данных.
Конденсатор
(дефлегматор)
Задание: рассчитать поверхность теплопередачи и принять теплообменник по каталогу для конденсации под атмосферным давлением 40 т/ч насыщенного пара этанола.
Принимаем горизонтальный теплообменник, т.к. он обеспечивает больший коэффициент теплоотдачи со стороны конденсации.
Схема аппарата представлена на рис.96.
Р
ис.96.
Схема горизонтального двухходового
конденсатора.
1- пары этанола,
1а – конденсат этанола, 2-вода.
Физические свойства теплоносителей.
1. Этанол.
- температура
конденсации,
кДж/кг – теплота
конденсации (парообразования),
- теплопроводность
конденсата,
- вязкость конденсата,
- плотность
конденсата.
2. Вода.
Начальная и конечная
температуры воды:
.
Плотность, теплопроводность, вязкость, теплоёмкость и критерий Прандтля для воды соответственно:
,
,
,
,
.
Внутренний и
наружный диаметры трубки:
Термическое сопротивление стенки и загрязнений:
По данным расчётов на ЭВМ принимаем число Рейнольдса для воды и ориентировочный коэффициент теплопередачи:
,
.
Расчёты.
1. Тепловая нагрузка
аппарата. (
,
)
2. Расход воды.
3. Средняя разность температур.
4. Величина ''А'' для конденсации.
5. Коэффициент теплоотдачи со стороны воды.
6.
Скорость движения воды в трубках.
7. Число труб в одном ходе.
8. Удельная теплоёмкость теплового потока.
9. Разность
10. Коэффициент теплоотдачи при конденсации.
11. Расчётный коэффициент теплопередачи.
12. Расчётная удельная плотность теплового потока.
13. Проверка равенства
Если
,
то принимается другое значение
и проводится пересчёт, начиная с п.8.
14. Расчётная поверхность теплопередачи.
15. По величинам
и
аппарат принимается по каталогу:
Теплотехнический справочник. Под общ. ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. В 2-х т. Т.2. Изд. 2-е, перераб.- М.: Энергия, 1976.-896 с.
с. 539:
Горизонтальный кожухотрубный теплообменник, двухходовой
F=199 м2,
=244,
L=3.5 м,
D=1000 мм,
мм.