3.1.3 Розрахунок поверхні теплопередачі

Розраховуємо площу поверхні теплопередачі проектованого теплообмінника:

3.2 Конструкційний розрахунок

Розраховуємо кількість пластин і пакетів у секції водяного нагрівання.

Загальна кількість пластин:

Кількість пакетів для пива:

Оскільки кількість пакетів має бути цілим числом, заокруглюємо одержане число до 16. Тоді кількість пластин =16·8=128, а поверхня теплопередачі:

При цьому кількість пакетів для води:

Виконаємо розрахунок діаметрів штуцерів для подачі і відведення пива, води в теплообміннику за загальною формулою:

де - масова витрата потоку через штуцер, кг/с;

- густина потоку, кг/м³;

- швидкість руху потоку в штуцері, м/с:

для рідин приймають 0,5-1,5 м/с.

Вхід холодного пива в теплообмінник

Густина пива при 12⁰С дорівнює 1029,8 кг/м³ [3, c. 79, табл. 8.3]

Приймаємо швидкість руху потоку в штуцері 1 м/с.

Приймаємо діаметр штуцеру зі стандартного ряду =50 мм і уточнюємо швидкість руху потоку:

Вихід гарячого пива з теплообмінника

Густина пива при 65⁰С дорівнює 1010,35 кг/м³ [3, c. 79, табл. 8.3]

Приймаємо швидкість руху потоку в штуцері 1 м/с.

Приймаємо діаметр штуцеру зі стандартного ряду =50 мм і уточнюємо швидкість руху потоку:

Середня швидкість руху пива в штуцерах теплообмінника становить 0,7 м/с.

Вхід гарячої води в теплообмінник

Густина води при 72⁰С дорівнює 976,8 кг/м³ [3, c. 183, табл. 14.2]

Приймаємо швидкість руху потоку в штуцері 1 м/с.

Приймаємо діаметр штуцеру зі стандартного ряду =50 мм і уточнюємо швидкість руху потоку:

Вихід гарячої води з теплообмінника

Густина води при 22⁰С дорівнює 997,6 кг/м³ [3, c. 183, табл. 14.2]

Приймаємо швидкість руху потоку в штуцері 1 м/с.

Приймаємо діаметр штуцеру зі стандартного ряду =50 мм і уточнюємо швидкість руху потоку:

Середня швидкість руху води в штуцерах теплообмінника становить 0,74 м/с.

3.3 Гідравлічний розрахунок

Напір для подолання гідравлічних опорів у каналах однієї секції теплообмінника визначаємо за рівнянням:

де =z/2m – кількість пакетів у секції;

z – кількість робочих пластин у секції;

m – кількість каналів у пакеті;

- коефіцієнт опору пакета, що складається з пластин П-2: =8200·Re^-0,55;

w – швидкість руху рідини, м/с.

Коефіцієнт опору одного пакета секції водяного нагрівання:

Втрачений напір у секції водяного нагрівання:

Потужність приводу насоса:

Приймаємо ККД насосу 0,8.

Втрати напору під час руху гарячої води будуть значно меншими внаслідок більш короткого шляху руху.

3.4 Розрахунок теплової ізоляції

В якості матеріалу для ізоляції теплообмінного апарату з метою зниження втрат тепла у навколишнє середовище приймаємо совеліт. Совеліт виготовлений з обпаленого доломіту і розпушеного азбесту декількох сортів. Серед основних переваг матеріалу можна відзначити низький коефіцієнт теплопровідності, міцність, відносну дешевизну порівняно з іншими матеріалами, тривалий термін експлуатації [4]. максимальна температура застосування – 500⁰С.

Згідно технічним рекомендаціям і вимогам техніки безпеки, температура на зовнішній поверхні ізоляції повинна знаходитись в межах 35-45°С. Приймаємо для розрахунків 40⁰С.

Тоді середня температура ізолюючого матеріалу:

Коефіцієнт теплопровідності ізоляції при заданому температурному режимі буде дорівнювати:

Сумарний коефіцієнт тепловіддачі від стінки до повітря становить:

Отже, необхідна товщина шару теплової ізоляції:

Приймаємо товщину шару теплової ізоляції σ_із.=12 мм.