Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11.36 Mб
Скачать

Р е ш е н и е . 1. Определяем температурные условия процесса при работе теплообменника по принципу противотока

160 — 60

Так

как - | г = = " 1 о ~ < 2 '

9 0 * - Ю

д

ві + Є2

_ 70 + 50 _

70°' .50°

t c P

2

2

~

Средняя температура

воды

 

 

 

 

то

сп о п

4 p = = J 0 + j ° _ = 5 ( r c .

Средняя температура охлаждаемой жидкости

7,ср = ґср+©ср = 50 + 60=110°С.

Константы гидролизата при Г с р =

110° С:

 

 

Плотность р, кг/м3

 

 

 

1020

 

Вязкость

р., я-сек/я2

 

 

 

0,35-10~3

 

Теплоемкость

с,

док/кг • град

 

 

4000

 

Теплопроводность

X, вт/м-град

 

0,68

 

Константы воды при £Ср = 50°С:

 

 

 

 

Плотность р, кг/м3

 

 

 

988

 

Вязкость

р., н-сек/мг

 

 

 

0,549-Ю- 3

 

Теплоемкость

с,

дж/кг • град

 

 

4180

 

Теплопроводность,

вт/м-град

 

0,648

 

2. Определяем

тепловую

нагрузку

теплообменника

с учетом

того, что около 3% тепла, выделенного

при охлаждении

гидроли­

зата, теряется в окружающую среду

(7-3):

 

 

Q = 0 ' 9 7

^ШГ

4 0

0 0 • 060 — 60) =

1.05 • Ю5 вт.

 

Количество охлаждающей воды найдем по формуле (8-3):

 

 

1,05 • 106 . 3600

 

 

,

 

 

ё=

4180 • (90 - 10)

= • 1

1 6 0 0

Кг1Ч-

 

3. Выбираем конструкцию теплообменника. При теплообмене между двумя жидкостями обычно используются двухтрубные теп­ лообменники «труба в трубе». По нормалям выбираем трубы сле­

дующих

размеров:

внутренняя

труба

0 57 X 2,5 мм;

наружная

труба 0

96X3 мм.

 

 

 

 

 

Охлаждаемый гидролизат направляем по кольцевому

межтруб­

ному пространству,

а охлаждающую воду — по внутренней

трубе.

Живое сечение кольцевого зазора находим по формуле

 

 

St = 0,785- (Dl—cPJ =0,785-

(0,092

— 0.0572) = 0,00381

м2.

Сечение внутренней трубы равно:

Sz = 0,785d2 = 0,785 • 0,052а = 0,00212 м2,

здесь £>в

= 96 — 2-3 = 90 мм — внутренний

 

 

 

диаметр

наружной

 

трубы;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dn

= 57 — 2 • 2,5 = 52

мм — внутренний

 

диаметр

внутренней

 

трубы;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гіи

= 57

мм — наружный диаметр внутренней трубы.

4. Определяем живое сечение труб одного

 

хода.

Принимаем

массовую скорость воды W2

= 500 кг/м2 - сек,

тогда

необходимое се­

чение для потока

воды:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 * Р

=

г 3600"72

=

 

3600 ^бОО = ° . 0

0

6 4

5

м

2 -

 

Количество труб, соединенных в теплообменнике,

параллельно

 

 

 

 

_

5 2 Р

 

._ 0.00645 _ 9

 

„ с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

52

 

0,00212 ~ d > u

o -

 

 

 

 

 

Принимаем

конструкцию

теплообменника

 

«труба

в . трубе»

с тремя параллельными

трубами (л = 3),

 

которые

на входе и вы­

ходе жидкостей из теплообменника соединены

 

соответствующими

коллекторами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определяем

 

коэффициент теплопередачи.

 

Сначала найдем

коэффициент теплоотдачи

от

гидролизата

 

к

стенкам

внутренних

труб. Массовая скорость

гидролизата:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W l = =

3600л5, =

3600 - 3 - 0,00381 =

2 4

3

к

г

1 м 2 * с

е к -

Критерии Re и Рг для гидролизата:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P - _ J M „

 

__ 243-0,057 _

 

,

п

т

п

 

 

 

 

 

R

 

e — ~ У ~

 

 

0,35 - Ю-з —40 (ЮО,

 

 

 

 

г,

цс

=

 

0,35 • 10-з . 4000

 

 

А

 

 

 

 

 

Р г = —

 

 

т

 

=2,06 .

 

 

При движении жидкости в кольцевом канале используем кри­ териальное уравнение (7-31):

Nu=0,023 • 40 ООО0,8 • 2,060 '4 • (-§£-)°'* = 182.

' Коэффициент теплоотдачи найдем по формуле (7-26):

а , = ^ - • 182=2180 вт/м2 • град.

Определим коэффициент теплоотдачи со стороны воды. Мас­ совая скорость воды:

W i = = 36007?S2 =

3600 - 3 • 0,00212 = 5 0 6 к г № ' с е к -

Критерий Re и Pr для воды:

_,

 

506 - 0,052

, Q m n

R e

= 0,549- Ю-з = 4 8 000;

р

~

. 0,549 • Ю-з . 4180 _ _ q .

Н Г

0№

—3,04.

Режим движения воды турбулентный (Re> 10 ООО), поэтому ис­ пользуем уравнение (7-27):

Nu = 0,023 • 48 ООО0,8 • 3.540-4 = 2 1 2.

Коэффициент теплоотдачи вычислим по формуле (7-26):

o ^ - M g . . 212=2640 вт/м2 • град.

Определим тепловое сопротивление стенки. Принимаем тепло­

вые сопротивления

загрязнений:

со стороны

гидролизата г\=

=0,00018 мг-град/вт\

со стороны

воды г2

= 0,00018 м2-град/вт.

Тогда при толщине стенки внутренней трубы

6=0,0025 м и тепло­

проводности стали

Я = 4 5 вт/м-град

получим

по формуле (8-21):

г с т =0,00018 + - ^^ - +0,00018=0,00041 5

л2 • град/вт.

Определим коэффициент теплопередачи по формуле (8-20):

k=—І

J =80 0 втім2 • град.

-J ^ + 0,000415 4- -2640-

6.Определяем поверхность теплообмена и размеры теплообмен­

ника. Поверхность теплообменника определим по формуле (8-22):

 

р

1,05 - 106

— ^ . 8 м

2

 

 

Ґ ~

800-60

 

Общая длина труб теплообменника

(по среднему диаметру внут­

ренней трубы й?Ср = 54,5 мм):

 

 

 

 

 

L=——

= — . . . ' , „ ,

128 м.

 

 

тейср

ті54,5 • Ю- 3

 

(п = 3)

Число элементов в каждой из трех параллльных секций

определим,

принимая по нормалям длину

одного элемента

1 = & м:

 

 

L

128

 

 

 

2 =

nl =

3-6

= 7 1

 

Принимаем

2=7 . Окончательно принимаем теплообменник

«труба

в трубе», состоящий из трех параллельных секций по семь элемен­ тов в каждой. Общая длина труб: L' = 6-7-3 = 126 м. Поверхность теплообмена: F = rc0,545126 = 21,6 м2.

Пример 13. Определить расход пара на обогрев

гидролизаппа-

рата при следующей схеме проведения процесса.

 

 

В аппарат объемом ПО м3

загружают G = 32

г щепы

влаж­

ностью 40%. Выход целлюлозы

за одну варку 10,5 т. Для

прове-

дения водного гидролиза в аппарат подается горячая вода с тем­

пературой /° = 90°С

из расчета

5,5 м3 воды на

1 т целюллозы. За­

тем

в

течение 1,5

ч температура

в

аппарате

повышается

до

h =

= 170° С за счет тепла острого

пара,

подаваемого в

гидролизаила-

рат при давлении Р = 9,81

бар (10

кгс/см2).

 

 

 

 

Начальная

температура

щепы

 

^ = 4 0 ° С,

теплоемкость

абсо­

лютно

сухой

щепы

с с у х = 0,37

ккал/кг

 

• град

=1550

дж/кг

-град.

Масса

варочного

котла

без изоляции

GK = 55 т,

масса

изоля­

ции

GI I 3 = 3,5 т.

Средняя

 

теплоемкость

материала

котла

с к =

= 0,11

ккал/кг

• град=460

дж/кг

• град,

материала изоляции — с и з =

= 0,2 ккал/кг

• град = 838 дж/кг

• град.

 

 

 

 

 

 

Начальная

температура

материала

котла

^ = 1 0 0 ° С

(за

счет

прогревания его в предыдущем цикле варки); материал изоляции в среднем нагревается от tf = 90°C до #р = 110°С.

Потери тепла в окружающую среду составляют 3% от затраты тепла на проведение гидролиза. По достижении в котле заданной

температуры она поддерживается постоянной в течение

1,5 ч.

Р е ш е н и е .

1. Определим

количество тепла, необходимого для

подъема температуры содержимого котла до h= 170° С.

 

Нам известна теплоемкость

абсолютно

сухой щепы,

поэтому

найдем ее количество в исходной массе:

 

 

Q-G

J 5 ^ - = 3 2

000 • 1 0 0 - 4 0

=19200 кг,

 

здесь ИУ = 40% —влажность загружаемой щепы. Количество воды в щепе равно:

О в . щ = 32000— 19 200 = 12 800 кг.

Количество тепла для нагревания щепы до конечной темпера­ туры ; 2 = 1 7 0 ° С определим в виде двух составляющих: для абсо­ лютно сухой щепы и для воды, содержащейся во влажной щепе:

Q 1 = G 0 c c y x ( ^ — ^i) =19200-1550(170 — 40) =3,86-109

дою;

А

Q2 = GB.щ с в (h — h) = 12 800 • 4187 (170 — 40) = 6,95 • 10Э дж.

 

Расход-горячей воды на варку определим исходя из нормы рас­

 

хода воды на 1 г целлюлозы:

 

 

GB = 5,5 • 10,5 = 57,75 т = 57 750 кг.

 

 

Тепло острого пара для дальнейшего повышения температуры

 

горячей воды (до ^ 2 = 170°С):

 

 

Q3 = GB cB ( к — *») = 57 750 -- 4187 (170 — 90) = 19,35 • 109

дж.

 

Количество тепла для нагревания материала котла (можно счи­ тать, что металлические элементы котла нагреваются до темпера­ туры iS> = 170°C):

Q4 = GK cK (h — *«) = 55 000 • 460 (170 — 100) = 1,77 • 109 дж.

Тепло на нагревание изоляции

Q5 = Gn3cn3(tf

— tf) = 3500-838(110 — 90) =0,0586-109 дж. •

Общее количество тепла на подъем температуры содержимого котла

= (3,86 + 6,95+19,35 +1,77 + 0,0586) 109 = 32 • 109 дж.

Потери тепла в окружающую среду за время подъема темпера­ туры

Qn l ,=0,03Qo = 0,03 - 32-109 = 0,96109 дж.

Учитывая, что по данной

схеме продолжительность

варки равна

продолжительности подъема

температуры

(1,5 ч), принимаем

рас­

ход тепла

во время варки равным потерям тепла в окружающую

среду

во

время

подъема

температуры:

Qn2 = Qni = 0,96 • 109

дж.

П р и м е ч а н и е .

При расчете не учитываем

расход пара

на уплотнение

щепы, а также тепло химических реакций, происходящих в котле.

 

 

Полный расход тепла на гидролиз

 

 

 

 

 

Q = Q0

+ Qni + Qn2= (32 + 2-0,96) 109 = 33,92• 109

дж.

 

2. Определяем расход пара на гидролиз.

 

 

Абсолютное

давление пара Р = 10

кгс/см2 = 9,81 • 105 н/м2,

при

этом

давлении

теплосодержание пара

і п = 2,78410е

дж/кг.

при

При нагревании острым

паром конденсат, образующийся

температуре насыщения (4і=179°С), смешивается с содержимым

котла, отдавая дополнительное количество тепла при своем

охлаж­

дении

до температуры 7,2 = £2 = 170° С. Расход

пара

в этом

случае

определяют по формуле

 

 

 

D = =

in-cBT2

= 2,784"3106-MOO - 170 = 1 6 ' 6 5

' 1 0 3

^ = 1 6 , 6 5 Т.

Расход острого <пара в расчете на 1 т целлюлозы

_16,65

10,j - s l , 6 т/т целлюлозы.

О т в е т : Полный расход острого пара D—16,65 т; удельный расход острого пара d=l,6 т/т целлюлозы.

Пример 14. Рассчитать полый скруббер для охлаждения газа, образующегося при сжигании Gi = 30 г в сутки серы при концен­ трации SO2 в газе 12%. Начальная температура газа 7^ = 1300° С, конечная — 7,2 = 300°С. Температура охлаждающей воды ^ = 70° С. Потери тепла в окружающую среду составляют 4% от общего ко­ личества передаваемого тепла.

Р е ш е н и е . Необходимые для расчета

данные

берем из работы

[42] стр. 143—183. Теплоемкость газовой

смеси

при нормальных

условиях

 

 

Су = 0,32 ккал/нм3• град=\,ЗА

кдж/нм3

град.

Объем газа, образующегося при сжигании 1 кг серы, при темпе­ ратуре 1300° С равен w = 33,5 м3/кг.

В скруббере испаряется 80% подаваемой на орошение воды, средняя температура ее испарения равна ^ = 73° С (из опытных данных).

1. Определим объемную производительность скруббера по газу при нормальных условиях:

l

^

1000(7,

Т0

1000-30

O

Q

с

273

Т

О С Л

3 (

- ^ t ^

Г

=

Ч

3

3

' 5

1300-^-273 = = 7

2 5

°

НМ14'

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

здесь

7/[ = 7,1+ 273 = 1300+ 273 = 1573° К— начальная

 

температура

газа,

°К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество тепла, передаваемого газом воде, с учетом тепловых

потерь в окружающую среду найдем по формуле

 

 

 

 

 

Q=

У0Су{Т,

- То)0,96

 

=

 

 

1,34(1300 -

300)X

 

 

 

 

Х 0 , 9 6 = 2 , 6

 

• 106 бт.

 

 

 

 

2. Рабочий объем полого скруббера

определяем

по

 

формуле

 

 

 

 

 

Ку вс р

 

'

 

 

 

 

где

Q — количество тепла, передаваемого воде, вт;

 

 

 

0 с р — средний температурный

 

напор в скруббере,

°С;

Kv

объемный коэффициент теплопередачи, вт/м3

• град.

Коэффициент

Kv

для

скруббера

лежит в пределах 170-1-

340 вт/м3

• град.

Учитывая,

что в данном скруббере

не происходит

полного испарения воды, принимаем меньшие значения коэффици­ ента: Kv= 190 вт/м3 • град.

Средний температурный напор вычисляем как среднюю лога­ рифмическую разность:

 

_

( 7 - a - f r ) - ( 7 W i )

_ ( Ш 0 -

 

73) - (300 - 70)

g A A O ^

С

Р _

9,3ig

Т*~Ь

~~

2,31g - 1 3 0 0 -

7 3

 

 

 

 

Tx—ti

 

~"

5

300 — 70

 

Объем

аппарата

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V ~

2-6-Ю6

_ о о о „з

 

 

 

 

 

190 • 600

~ 1

1

fi М

 

 

Принимаем Ураб = 23 м3.

Ю З а к а з № 481

145

Определим основные размеры скруббера, предварительно задав­

шись диаметром корпуса

£>=2,4 м.

Тогда

из формулы Ур а б =

=—-—Лраб найдем рабочую высоту аппарата:

 

4 У р а б

_ 4 • 23 _ с

1

 

« р а б —

T_D2

тс9,42

0 , 1

М

-

Учитывая, что общая высота скруббера в 1,5—2 раза больше ра­ бочей, принимаем Я = 1 0 м.

Итак, диаметр корпуса скруббера равен D=2,4 м,

а высота

# = 1 0 м.

 

3. Расход охлаждающей воды определяем из теплового

баланса,

в котором должно быть учтено, что 80% подаваемой воды испа­ ряется, а 20% ее только нагревается от /і до h:

 

 

Q=g

[0,8 (in — cJi)

+ (1 — 0,8) cB

(t2

_

 

ti) ],

 

 

 

 

где

 

in = 3067 кдж/кг

— теплосодержание перегретого водяного

 

 

 

 

 

 

 

пара

при температуре 300° С

и давле­

 

= 4,187 кдж/кг-град

 

нии 9,81 • 105 н/м2

(1

кгс/см2);

 

 

с в

— теплоемкость

воды

при температурах

 

 

 

 

 

 

 

ti

и

(они близки

друг

к другу, по­

 

 

 

 

 

 

 

этому

можно

 

считать

теплоемкость

 

 

 

 

 

 

 

воды

при

этих

температурах

одина­

 

 

 

 

 

 

 

ковой) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часовой расход воды рассчитываем по формуле

 

 

 

 

 

 

 

3600Q

 

 

 

 

 

9,33 • 106 • 3600

 

 

 

 

£

0,8/п — с в

(/, — 0,2*2)

0,8 • 3067 —4,187 (70 —0,2 • 73)

~

 

 

 

 

 

 

==4200 кг/ч=4,2

мЦч.

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, расход воды в скруббере оказался равным 4,2

м3/ч.

Пример15. Для приготовления клея необходимо 400 кг плав­

леной

канифоли.

Рассчитать

плавильник

канифоли,

 

если ее на­

чальная

температура

равна

^i = 15°C.

Давление

греющего

шара

Р = 1 , 9 6

бар (2

кгс/см2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е .

По данным

химической энциклопедии

[24], плот­

ность

канифоли

р = 1025

кг/м3;

теплоемкость

канифоли

с =

= 2260

дж/кг • град;

температура

плавления

£ п л

= 52-=-70о С;

теп­

лота плавления г = 66103

дж/кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определяем тепловую нагрузку и расход греющего пара.

Тепло, необходимое для нагревания канифоли

 

до

температуры

плавления і п л ,

найдем по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qi=Gc{tUJl

— ti) =400 - 2260(65— 15) =45,5- 106

дж,

 

здесь

G=400 кг — количество

канифоли,

загружаемой

одновре­

 

 

 

 

менно в плавильник;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/П л = 65°С — температура плавления

 

(принята

из заданного

 

 

 

 

интервала).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепло, необходимое для плавления канифоли;

Q 2 = G r = 400 - 66-103 = 26,4-106 дж.

Общая тепловая нагрузка с учетом тепловых потерь в окру­ жающую среду (2%)

Q = 1,02 (Qt + Q2) = 1,02 (45,5 • 10е + 26,4 • 10е) = 73,5 • 1 б6 дж. Расход пара находим по формуле (8-2):

 

п -

7 3 ' 5 ' 1 0 6

- 3 3

i к г

'

 

 

 

2,208 • 10s

'

 

где /- = 2,208-106

дж/кг • град — теплота

конденсации

водяного пара

 

 

при давлении

1,96 бар.

Таким образом, при плавлении канифоли для одной варки клея

расходуется около 35 кг пара.

 

 

 

 

2. Определяем

размеры

плавильника. Плавильник

представляет

собой цилиндрическую емкость с паровой рубашкой. Примем, что эта емкость заполняется канифолью на 75%- Тогда объем плавиль­ ника равен:

у—

1

G

4

0 0

-

о кп

,,з

'

V ~~ 0,75

р

~

0,75 • 1025 ~

и ' ° ~

м

С другой стороны, объем плавильника можно записать так:

где D — диаметр емкости, м;

 

 

 

 

 

 

 

И — высота плавильника, м.

 

 

 

 

 

Принимаем D = 0,8 м, тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

4 •

0,52

,

„ .

 

 

Для ускорения плавления можно в плавильнике предусмотреть дополнительную поверхность теплообмена в виде трубчатого змее­ вика или внутри бака установить мешалку с числом оборотов 50 об/мин.

Контрольные задачи

Задача 1. Определить тепловую нагрузку и количество охлаж­ дающей воды в охладителе конденсата сдувок варочного котла.

Количество конденсата

(воды) G=5000 кг/ч, начальная

темпера­

тура

ТІ = 70° С, конечная — Г2 = 35°С.

Охлаждающая

вода

посту­

пает

с температурой

£і = 14°С,

выходит

из теплообменника —

£2 = 30°С.

2. Определить" расход

пара

на плавление

g =

1000 кг/ч

Задача

серы,

если

теплота плавления

серы

равна

/'Пл = 43,5 • 103

дж/кг.

Давление

греющего^ пара Р = 3

кгс/см2

(2,94-105 н/м2).

Сера на­

грета до температуры плавления

(119°С).

 

 

 

 

10*

147

Задача 3. Определить расход пара для нагревания g = = 20 000 кг/ч воздуха от начальной температуры ^ = 40° С до конеч­

ной

/2=80° С.

Давление

греющего пара

Р = 2

кгс/см2

(1,96х

XIО5

н/м2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4. Определить

расход

острого

пара

для

нагревания

g = b0 т воды

от температуры

ґі = 60°С до

Гг = 90°С.

Давление

греющего пара Р = 1,5 кгс/см2

(1,47105 н/м2).

 

 

 

 

 

Задача 5. Колчеданную

печь

охлаждают

 

воздухом

из

расчета

7,8 .-и3 воздуха

на 1 кг колчедана. Нагретый

до 200° С

воздух

ис­

пользуется для подогревания

воды от начальной температуры

ti=

= 10° С до конечной ^2 = 50° С. Определить,

какое

количество

воды

можно нагреть воздухом после охлаждения печи производитель­ ностью по колчедану G = 1500 кг/ч.

Конечная температура

воздуха

72 = 70° С, его

теплоемкость

Сг = 0,242 ккал/кг • град = 1010 дж/кг • град. Потери

тепла состав­

ляют 3% от общего количества.

 

 

Задача 6. Тепло паров

вскипания

используется в двух теплооб­

менниках: в первом пар конденсируется, во втором — конденсат до­ полнительно охлаждается. Определить, какое количество воды можно нагреть от ti = 10°C до ^ = 75° С за счет тепла паров вски­ пания, если она последовательно проходит через второй и первый теплообменники. Количество паров вскипания G = 8000 кг/ч, их дав­

ление Р = 1,25

кгс/см2 (1,23• 105 н/м2), конечная

температура кон­

денсата 72=25° С.

 

Задача 7.

По условиям задачи 1 определить

среднюю темпера­

туру конденсата и воды в теплообменнике охлаждения конденсата, работающего по принципу противотока.

Задача 8. По условиям задачи 6 определить средние темпе­ ратурные напоры по зонам теплообменника, если конденсация пара и охлаждение конденсата происходят в одном теплообменнике,

работающем по принципу противотока.

 

 

Задача 9. Определить поверхность теплообмена для подогрева

варочной жидкости от начальной температуры

fi = 80°C

до конеч­

ной ^2=Ю8°С. Количество жидкости ,^=300 т/ч, ее

теплоем­

кость с = 4000 дж/кг - град. Нагрев производится

парами

вскипания

с температурой

7"= 112,7° С. Коэффициент теплопередачи

тепло­

обменнике равен k=2000 вт/м2

град.

 

Задача 10. В четырехходовом теплообменнике нагревается

вода

от температуры

^ = 18° С до fc=70°C за счет тепла топочных

газов,

охлаждающихся'

от температуры

Ті = 300° С ДО температуры

72 =

= 100°С. Межтрубное пространство разделено перегородкой на два

хода.

 

 

 

 

 

 

Определить средние температуры

теплоносителей.

 

 

 

Задача 11.

В змеевиковом теплообменнике

охлаждается

67 =

= 2000 кг гидролизата от начальной

температуры 7і = 86°С до ко­

нечной 7W2 6

С. Вода с начальной

температурой

^ = 15° С

про­

ходит через змеевик, поверхность которого равна /г

= 3,8

м2.

Тем­

пература воды

на выходе из змеевика в конце

процесса

охлажде­

ния £> = 20° С.

 

 

 

 

 

 

Определить время охлаждения гидролизата, если коэффициент теплопередачи равен &=400 вт/м2 - град. Теплоемкость гидролизата

равна 4000

дж/кг-град.

 

 

м2, установ­

Задача

12. В теплообменнике

поверхностью

F = 75

ленном в выпарной станции, подогревается g = 96 т/ч щелока

с со­

держанием

сухих веществ 33,9% от начальной температуры

ti =

= 62° С, до

конечной / 2 = 8 5 ° С .

Теплоемкость

щелока

указанной

концентрации с = 3360 дою/кг - град.

 

 

 

Определить коэффициент теплопередачи в подогревателе, если нагрев осуществляется вторичным паром, температура которого равна Т = 93° С.

Задача 13. Определить поверхность теплообмена и количество труб горизонтального четырехходового трубчатого теплообменника для подогревания полуупаренного щелока, перекачиваемого из пя­ того корпуса выпарной батареи во второй.

 

Количество щелока, поступающего

на подогрев, g = 32 000 кг/ч,.

его теплоемкость

с = 3510 дж/кг-град.

Подогрев

щелока

происхо­

дит

от температуры

4 = 42,9° С до ^2 = 89,9° С. Давление

греющего

пара Р = 2 кгс/см2

(1,96• 105

н/м2).

Коэффициент теплопередачи при­

нять равным £ =1200 вт/м2

град.

Диаметр труб 50x3,5

мм,

длина

их 1=1 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача

14. Определить

поверхность

теплообменника,

в котором

нагревается

воздух

от начальной

температуры tt = 36° С до

конеч­

ной

to = 78° С. Расход

воздуха при

нормальных

условиях

(0°С к

760

мм рт. ст.)

равен

10 000 м3/ч.

Давление

греющего

пара Р =

= 2 кгс/см2

(1,96• 105

н/м2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициенты

теплоотдачи

равны:

со

стороны пара

oci =

= 11 000 вт/м2 -град;

со стороны воздуха

а 2 = 72 вт/м2-град.

Тепло-

обменной поверхностью являются стальные трубы с толщиной сте­ нок б = 2,5 мм.

Задача 15. Определить поверхность горизонтального трубчатого теплообменника для нагревания жидкости, движущейся в трубном

пространстве с массовой скоростью W=600 кг/м2

- сек. Средняя тем­

пература жидкости

^Ср = 40°С,

температура

стенки, соприкасаю­

щейся с жидкостью, /С т = 73° С. Тепловая

нагрузка

теплообменника

равна Q = 2-106 вт. Внутренний диаметр труб d=2 1

мм.

Константы жидкости:

 

 

 

 

 

 

Плотность

р, кг/м3

. . :

.

._.

1320

Вязкость

р.,

к • сек!м- .

 

 

6,15-Ю-з

Теплоемкость

с,

дж/кг • град

 

 

4000

Теплопроводность

X, втім • град

 

р\

0,74

Коэффициент

объемного

расширения

45-10-5

1/град

 

 

 

 

 

 

Задача 16. Определить число труб в паровом калорифере, вы­

полненном из стальных труб 0

38X3 мм длиной 2 м и расход пара

для нагревания 5400 кг/ч воздуха от 20 до

120° С. Давление грею­

щего пара Р = 4 кгс/см2

(3,92-105 н/м2);

коэффициент теплопере­

дачи в калорифере & = 60

вт/м2-град.

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ