Уваров 4
.pdf
Центр дистанционного обучения
По каталогу подходят два варианта аппаратов:
1.Одноходовой с f = 6 м2, число труб n = 37,
площадь трубного пространства Sт =0,013 м2, диаметр труб dт = 20Х2 мм, высота Н = 1,5 м.
2.Двухходовой с f = 6,5 м2, число труб n = 56,
площадь трубного пространства Sт =0,01 м2, диаметр труб dт = 25Х2 мм, высота Н = 1,5 м.
Далее, следует провести проверку правильности выбора теплообменников по двум критериям: W ˂ 1 м/с, Re ˃ 104.
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Проверка выбора одноходового теплообменника:
Скорость потока в трубном пространстве:
W |
|
|
|
F |
|
5 |
0,368м / с( 1м / с), |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
F |
S |
1046 0,013 |
||||||||
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
где ρ |
=1046 кг/м3 – плотность 5 %-го раствора NaOH |
||||||||||
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при средней температуре раствора 40 ОС [Павлов,…]. |
|||||||||||
|
Число Рейнольдса: |
||||||||||
Re |
WdT F |
|
|
0,368 0,016 1046 |
7360( 104 ), |
||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
0,837 10 3 |
||
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
, где μF = 0,837 10-3 Па с – динамическая вязкость 5 %-го раствора NaOH при средней температуре раствора 40 ОС [Павлов,…].
Проверка выбора двухходового теплообменника:
W |
|
F |
|
5 |
|
0,478м / с( 1м / с), |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
F |
S |
1046 0,01 |
||||||||||
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
WdT F |
|
0,478 0,021 1046 |
|
12544( 104 ). |
||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
F |
|
|
0,837 |
10 3 |
|
|||||
Двухходовой теплообменник подходит:
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Эмпирический комплекс А:
А А0 С 4
Н1 12800 0,943 4
11,5 10928.
По второму (кондуктивному) слагаемому знаменателя в уравнении для k толщина трубки δст = 2 мм (0,002 м),
коэффициент теплопроводности для нержавеющей стали
λст = 17,5 Вт/м гр [Павлов,…].
Далее, следует определить коэффициент теплоотдачи α2 третьего (конвективного) слагаемого знаменателя в уравнении для k:
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Коэффициент α2 можно выразить из числа Нуссельта:
Nu 2dТ 2 Nu F .F dT
Коэффициент теплоотдачи α2 характеризует интенсивность теплоотдачи от твёрдой поверхности к кипящему раствору.
Число Nu характеризует соотношение конвективного и кондуктивного теплопереносов.
Его определяют с использованием эмпирических зависимостей:
Nu 0,021Re 0,8 Pr0,43,
, где Pr – число Прандтля. Это мера подобия скоростных и температурных колебаний.
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Pr |
FcF , |
|
F |
, где λF = 0,643 |
Вт/м гр – коэффициент |
теплопроводности 5 %-го раствора NaOH при средней его температуре 40 ОС [Гурович / Таблица теплофизических свойств некоторых веществ /
Ташкент. 1975.].
|
|
c |
0,837 10 3 4,05 103 |
|
Pr |
|
F F |
|
5,27. |
|
|
|||
|
F |
0,643 |
|
|
Nu 0,021Re 0,8 Pr0,43 0,021 125440,8 5,270,43 81,6
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Отсюда α2 составит:
|
2 |
|
Nu F |
|
81,56 0,643 |
2497 Вт |
м2 |
|
. |
||
|
|
|
гр |
||||||||
|
|
d |
T |
0,021 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Далее, следует подставить все полученные теплофизические величины в расчёт коэффициента k. Сам коэффициент теплопередачи определяется методом последовательных приближений. Для этого в левую часть уравнения следует подставить ориентировочное kор.
Полученною величину итерационного k снова подставляют в левую часть уравнения, пока относительная погрешность вычислений не достигнет ˂ 1 %.
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
k |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
k1/ 3 t1/ 3 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ст |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
2 |
|||||
|
|
A4 / 3 |
|
ст |
|
||||
При подстановки в левую часть уравнения коэффициента kор, расчётный коэффициент теплопередачи составит k = 1387 Вт/м2 гр.
Отсюда расчётная поверхность теплообмена составит:
f |
Q |
|
|
810 103 |
6,4м2 ( 6,5м2 ). |
|
k t |
1387 91,4 |
|||||
|
|
|
||||
Запас по поверхности теплообмена соблюдён. Следовательно, полученный результат можно принять за окончательный.
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Кожухотрубный теплообменник одноходовой:
1- корпус; 2 – трубы;
3- трубные решётки; 4 – крышки;
5 – штуцеры для входа и выхода из трубного пространства; 6 – штуцеры для входа и выхода из
межтрубного пространства; 7 – поперечные перегородки межтрубного пространства;
8 , 9 – опоры для вертикального и
горизонтального расположения;
online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Кожухотрубный теплообменник двухходовой:
1- перегородка; 2 – крышки.
online.mirea.ru