7. Розрахунок теплообмінних апаратів
Завдання
7.
Визначити необхідну площу поверхні та
кількість водо-водяних теплообмінників.
Кількість переданого тепла Q=290000
Вт. Рух
теплоносіїв по схемі протитечія.
Температури на вході:
100
ОС,
t1=6
ОС.
Температури на виході:
70
ОС,
Gt
= 2.8 кг/с. Діаметер трубок dтр=14
мм, опір теплопередачі трубок Rтр=0,00001
м2ОС/Вт,
.
Рішення.
1. Знаючи втрату
теплоносія Gt
і кількість теплоти Q
визначаємо температури теплоносіїв на
виході (
)
з теплообмінного апарата
t = 30.7
2. Визначимо витрату теплоносія GT
3. Задавши швидкість теплоносія на рівні 1÷1,5 м/с визначаємо орієнтовну площу «живого» перерізу трубок та міжтрубного простору, м2
4. Задаємо конструктивні характеритстики теплообмінного апарата (наприклад зовнішній розмір та кількість трубок), додаток З. У нашому випадку, для теплообмінників типу ОСТ 34-588-68 №3 зовнішній діаметр 76 мм, кількість трубок 7 шт. Площа трубок 0,00108 м2, площа міжтрубного простору 0,00233 м2 площа поверхні теплообміну 1,31 м2. Еквівалентний діаметр міжтрубного простору dмтр=16,4 мм, Визначаємо швидкість руху кожного теплоносія біля теплообмінної поверхні, м/с
16
5. Визначаємо коефіцієнти теплообміну з боку кожного теплоносія, Вт/м2ОС
–
середня температура
гріючого теплоносія.
,
Вт
–
середня температура
нагрівного теплоносія.
,
Вт
6. Знаходимо коефіцієнт теплопередачі, Вт/м2ОС
.
7. Задавши схему підводу і відводу теплоносів (протитечія) визначаємо розрахункову різницю температур, ОС
.
8. Визначаємо необхідну площу поверхні нагріву теплообмінника, м2
.
9. Визначаємо необхідну кількість теплообмінників, шт
Після округлення в більшу сторону робимо висновок, що необхідно встановити 2 секції теплообмінників типу ОСТ 34-588-68 №3.
17
8. Розрахунок масообмінних апаратів
Завдання 8.
Знайти витрати абсорбенту (Lp), висоту
активної зони (h) і кінцеву концентрацію
адсорбованого газу в рідині (
),
якщо: діаметр абсорбера
0.9
м; питома поверхня контакту фаз
3.6
м-1; коефіцієнт масопередачі рідини
0,003
м/с;
60,
220
- відповідно початкова концентрація та
концентрація газу в рідині в умовах
динамічної рівноваги, кмоль/м3;
витрати газоповітряної суміші
1500
м3/год; коефіцієнт масопередачі
газової фази
0,28
м/с;
1.3
,
0.1
,
0,06-
відповідно початкова, необхідна кінцева
концентрація та концентрація газу в
повітрі в умовах динамічної рівноваги,
кмоль/м3.
Розв’язок
1. Знаходимо середньологарифмічне значення рушійної сили для газової фази
=
-
= 1.3 – 0.06 = 1.24 кмоль/м3
=
-
= 0.1 – 0.06 = 0.04 кмоль/м3
=
= 0.349 кмоль/м3
2. Знаходимо площу перерізу абсорбера за його діаметром
Fab
=
=
= 0.636 м2
3. Розраховуємо необхідну швидкість абсорбції по газовій фазі, кмоль/сек
Gab
=
(
)
=
(1.3
– 0.1) = 0.500
4. Знаходимо висоту активної зони абсорбера, м
h =
=
= 2.235
5. Визначаємо середньологарифмічне значення рушійної сили для рідини
=
=
= 32.6 кмоль/м3
6. Знаходимо кінцеву концентрацію адсорбованого газу в рідині
Δ
=
-
= 220 – 60 = 160 кмоль/м3
Якщо задати
= 219то Δ
=
-
= 220 – 219= 1кмоль/м3
=
=
= 31.3 кмоль/м3
Оскільки відхилення
отриманого
від середньологарифмічного значення
рушійної сили за п.5 невелике– кінцева
концентрація
підібрана вірно.
7. Визначаємо витрати абсорбента, м3/год
=
=
= 11.321
18
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Кафедра теплогазопостачання та вентиляції