Практическая работа 8

Тема. Определение тепловой нагрузки теплообменника

Цель урока: научиться проводить расчет тепловой нагрузки аппарата

Дано:

В теплообменнике типа «труба в трубе» конденсируется D=3800 кг/ч насыщенных паров сероуглерода при t_нас=46 ⁰С. По внутренней трубе идет охлаждающая вода, t_вн=10⁰С, t_вк=40⁰C. Теплота парообразования сероуглерода r=340 кДж/кг. Конденсат пара сероуглерода выходит из аппарата с t_нас=46⁰С. Коэффициент теплопередачи К=2000 Вт/м²∙К. Определите тепловую нагрузку теплообменника, расход охлаждающей воды и поверхность теплообмена(без учета потерь в окружающую среду).

Решение:

1.Тепловая нагрузка теплообменника

2. Расход охлаждающей воды

Где, c_в- 4,19 кДж/кг∙К- теплоемкость воды

3.Средняя движущая сила процесса

, так как

4. Поверхность теплообмена

Практическая работа 9

Тема. Определение потерь тепла

Цель урока: научиться определять потери тепла в окружающую среду при теплообмене

Дано:

Стенка печи состоит из двух слоев толщиной δ₁= 550 мм и δ₂ = 200 мм.

Температура внутри печи 1300⁰ С

Температура окружающего воздуха 25⁰ С

Коэффициент теплоотдачи от печных газов к стенке

α₁= 35,2 Вт/(м²К)

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху

α₂=10,3 Вт/(м²К).

Коэффициенты теплопроводности материалов стенки соответственно:

λ₁= 1,2 Вт/(м ·К), λ₂= 0,3 Вт/(м · К)

Определите : а)потери тепла с 1м² поверхности стенки

б) температуру на верхней поверхности стенки и между слоями материала стенки

Решение:

1.Определение коэффициента теплопередачи через многослойную стенку

2.Определение потери тепла с 1м² поверхности стенки(тепловой поток)

3. Определите потери тепла с 1 м² поверхности стенки

а)на внутренней поверхности стенки

б)между слоями материала стенки

Вопросы к отчету

1.Назовите величину и название?

2.Способы проведения тепловых процессов?

3.Виды передачи тепла?

4.Уравнение теплового баланса?

5.Нагревающие агенты?

Вариант	Данные
1	δ1=550,δ2=200, 1300, 25,α1=35,2 α2=10,3,λ1=1,2,λ2=0,3
2	δ1=540,δ2=210, 1300, 25 α1=33,6,α2=11,1,λ1=1,3,λ2=0,5
3	δ1=400,δ2=220, 1300, 25 α1=34,3,α2=13,2,λ1=1,4,λ2=0,32
4	δ1=450,δ2=230, 1300, 25,α1=37,4 α2=14,5,λ1=1,5,λ2=0,65
5	δ1=480,δ2=240, 1300, 25,α1=38,3 α2=18,1,λ1=1,6,λ2=0,41
6	δ1=510,δ2=260, 1300, 25,α1=36,8 α2=19,3,λ1=1,7,λ2=0,68
7	δ1=600,δ2=270, 1300, 25,α1=37,9 α2=18,7,λ1=1,8,λ2=0,55

Практическая работа №10

Тема. Расчет характеристик выпарного аппарата

Цель работы: научиться проводить расчеты характеристик выпарных аппаратов

В ыпарной аппарат с выносной циркуляционной трубой с естественной циркуляцией раствора представлен на рис. 4.5.

Разбавленный раствор подают в аппарат снизу, затем он попадает в трубы кипятильника, в которых происходит кипение раствора за счет тепла, отдаваемого конденсирующимся при t_m греющим паром (водяным). Пар, образующийся при кипении раствора (вторичный пар), отводится через сепаратор капель и далее подается в конденсатор для конденсации. Из нижней части сепаратора выводится упаренный концентрированный раствор.

За счет разности плотности раствора в выносной циркуляционной трубе и парожидкостной смеси в трубах кипятильника в аппарате осуществляется естественная циркуляция раствора: по циркуляционной трубе вниз, по трубам кипятильника вверх.

За счет гидростатического давления температура кипения раствора уменьшается от t_н до t_к , t_с - температура кипения у середины греющих труб. Температура вторичного пара t_m ниже t_n на величину физико-химической депрессии.

Температура вторичного пара на входе в конденсатор t_к ниже t_вп на величину гидравлических потерь . Движущая сила процесса меняется от t_гп- t_н до t_гп- t_в..

Среднюю движущую силу t_гп- t_с называют полезной разностью температур и обозначают

Очевидно, что

Где -потери общей разности температур за счет гидростатического эффекта, физико-химической депрессии и сопротивления трубопроводов вывода вторичного пара.

Дано: В однокорпусной выпарной установке упаривается G_н=10000 кг/ч водного раствора NaOH от x_н=6% масс. до x_к=40% масс. Вторичный пар конденсируется в конденсаторе, остаточное давление в котором 1,96·10⁴Па(энтальпия пара i=2500 кДж/кг,t_к=60⁰С). Давление насыщенного водяного греющего пара 4,9·10⁵Па(теплосодержание λ=2750 кДж/кг,t_гп=150⁰С). Потери общей разности температур : ⁰С, ⁰С, ⁰С.

Теплоемкость растворов с_н=3,77 кДж/(кг·К),с_к=2,50 кДж/(кг·К), с_в=4,19 кДж/(кг·К),.Раствор подают при t_рн=50⁰C, отводят при температуре t_рк=87⁰С.

Коэффициент теплопередачи К=931 (Вт/м²К).

Определить: расход выпарной воды(вторичного пара), расход греющего пара, поверхность теплообмена кипятильника.

Решение:

1.Определение расхода выпарной воды W

Материальный баланс

G_н= G_к+ W

G_нx_н= G_кx_к

G_к, кг/ч (по второму уравнению)

W, кг/ч (по первому уравнению)

2. Определение расхода выпарной воды D

Тепловой баланс

Заменим G_н= G_к+ W и решим относительно D

3.Тепловая нагрузка кипятильника Q

Полезная разность

⁰С

4.Поверхность теплообмена кипятильника

м²

Вопросы к отчету

1.Что такое выпаривание?

2.Перечислите способы выпаривание?

3.Принцип действия выпарного аппарата с центральной циркуляционной трубой?

4.Достоинства и недостатки контактного выпарного аппарата?

5.Расчетные уравнения процесса выпаривания?