2.6. Розрахунок теплообмінного апарату

Для підігріву субстрату у біореакторі обираємо теплообмінний апарат змієвикового типу.

Вихідні дані:

1. Витрати граючої води : .

2. Об’ємні витрати субстрату: .

3. Температура води на вході: .

4. Початкова температура субстрату: .

5. Кінцева температура субстрату: .

Розрахунок:

• Знаходимо коефіцієнт теплопередачі:

товщина стінки труби;

коефіцієнт теплопровідності сталі.

• Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі α:

Визначаємо швидкість руху води:

внутрішній діаметр трубки теплообмінника.

• Визначаємо число Рейнольдса:

коефіцієнт кінематичної в’язкості води при 323 К.

Режим руху турбулентний.

• Визначаємо число Нусельта:

при К

коефіцієнт теплопровідності для води при 323 К

• Визначимо коефіцієнт тепловіддачі

Визначаємо швидкість руху субстрату:

D = 1180 мм – внутрішній діаметр біореактора.

• Визначаємо число Рейнольдса:

• Визначення числа Нусельта:

n, c – коефіцієнти, які залежать від величини

- прискорення вільного падіння;

D = 1,18 м;

- температурний коефіцієнт об’ємного розширення;

- середня температура субстрату;

– температура поверхні теплообміну;

– середня температура води;

– приймаємо наближене значення температури води на виході;

;

;

– коефіцієнт кінематичної в’язкості біомаси;

коефіцієнт температуропровідності субстрату;

– коефіцієнт теплопровідності субстрату;

– густина субстрату;

- теплоємність субстрату;

Для

• Визначаємо величину водяного еквіваленту:

теплоємність води;

теплоємність субстрату;

• Визначимо температуру води на виході:

• Визначимо середню температуру води:

• Визначимо середню температуру субстрату:

• Визначимо середній перепад температури:

• Визначаємо кількість теплоти переданої водою:

• Визначаємо тепловий потік:

• Визначимо площу поверхні теплообміну:

• Довжина труби змієвикового теплообмінника: