Расчетная часть

Расчёт средней движущей силы процесса:

Δt_ср = = 42,9 °C

Массовый расход теплоносителей:

= 983,84*0,179*10^-3 = 0,176 кг/с

= 999,81*0,326*10^-3 = 0,326 кг/с

Расчёт количества теплоты:

T_1н - T_1к)*Cp* = (58,8-45,9)*4190*0,176 = 9,512 кВт

T_2к – T_2н)*Cp* = (11,1-7,6)*4190*0,326 = 4,78 кВт

Расчёт поверхности теплообмена:

F = 4*π*d*l = 4*3.14*0.025*1.3 = 0,4082 м²

Расчёт экспериментальной константы теплопередачи:

= 543,18

T_2ср = = 9,35 °C

T_1ср = T_2ср + = 9,35 + 42,9 = 52,25 °C

Расчёт теоретической константы теплопередачи:

1) ρ_{T1 ср} = = 986,98 кг/м³

μ_{T1 ср} = = 0,532 мПа*с

λ_{T1 ср} = = 0,6505

Pr₁ = = 3,43

Re₁ =

ω₁ = = 0,63 м/с

Re₁ = = 22207

Nu₁ = 0,021*Re₁^0,8*Pr₁^0,43 = 0,021*22207^0,8*3,43^0,43 = 107,05

α₁ = = 3665,05

2) d_экв = 0,035-0,025 = 0,010 м

ρ_{T2 ср} = = 999,74 кг/м³

μ_{T2 ср} = = 1,34 мПа*с

λ_{T2 ср} = = 0,57344

ω₂ = = 4,15 м/с

Re₂ = = 30991,5

Pr₂ = = 9,79

Nu₂ = 0,021*Re₂^0,8*Pr₂^0,43 = 0,021*30991,5^0,8*9,79^0,43 = 219,4

α₂ = = 12581,67

= 550,4

Δ = = 1,31 %

Вывод: по экспериментальным данным определен коэффициент теплопередачи . По уравнению аддитивности термических сопротивлений рассчитан коэффициент теплопередачи

. Расхождение между экспериментальным и расчетным значениями составило 1,31%.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕПЛООБМЕННЫМ АППАРАТАМ.

1. Достоинства и недостатки кожухотрубчатого теплообменника и теплообменника типа «труба в трубе». Кожухотрубчатый теплообменник

Достоинства	Недостатки
Большая площадь поверхности  теплопередачи при относительно  компактных размерах кожухотрубчатого  теплообменника.	Не способны эффективно  работать при низких расходах  теплоносителей.
Простота изготовления.	Трудности изготовления из  материала, не допускающего  развальцовки и сварки.
Расход материала на изготовление  сравнительно невелик.	Трудности при осмотре, чистке и ремонте.
Надёжны в работе.
Способны работать под большими  давлениями.

Двухтрубный однопоточный теплообменник типа «труба в трубе»

Достоинства	Недостатки
Значительные скорости движения теплоносителей увеличиваются коэфф. теплопередачи и тепловые нагрузки; замедляется отложение накипи и загрязнений на стенках труб.	Относительно небольшие площади  поверхности теплопередачи при  значительных габаритных размерах  теплообменника.
Возможность работы при  небольших расходах  теплоносителей.	Большой расход материала на  изготовление.
Возможность работы при высоких  давлениях.	В неразборных двухтрубчатых  теплообменниках затруднена чистка.

2. Способы очистки теплообменных аппаратов от накипи.

Изначально воду можно подготовить и смягчить. Среди механизмов очистки воды в первую очередь можно выделить обычные фильтры, а также инновационные технологии – магнитная очистка воды, которая представляет собой воздействие на молекулы воды и растворенные в ней соли магнитным полем. 

Еще один способ предотвращения появления накипи – это специальная полировка стенок теплообменника, которая препятствует быстрому образованию налета и использование металлов менее всего активных при данном химическом процессе.

Также не рекомендуется оставлять теплообменник сухим в периоды его простоя от работы, он должен быть заполнен водой.

В качестве профилактики следует использовать химические добавки в воду (например, соль или кислота для «жёсткой» воды). 

Также есть варианты химический очистки и варианты механической (проволочные щетки, специальные сверла для удаления накипи). Однако, в обоих случаях поверхности теплообменников либо будут поцарапаны, либо средство от накипи их разъест. Даже микротрещины – это место, куда потом отложится новая накипь и начнет разъедать эти трещины, делая их больше. Здесь же в последствии развивается коррозия, поэтому устранение известкового налета хоть и нужная процедура, но не без недостатков.

Один из способов борьбы с образованием слоев загрязнения – это увеличение скорости потока жидкости в теплообменнике, что создает турбулентность и пограничный слой срывается с поверхностей теплообменника. 

Также существует электрогидроимпульсный метод. Принцип работы построен на импульсном электрическом разряде в жидкости (воде), в результате которого происходит локальный микровзрыв и разрушение твердых отложений, которые сразу вымываются потоками воды. Метод экологический безопасен и более щадящий в отличие от химической механической чистки.