Нагрівання і охолодження

Нагрівання й охолодження рідин і газів належать до найпоширеніших процесів у різних галузях харчової промисловості. Залежно від температур­них та інших умов ведення процесу застосовують різноманітні методи на­грівання й охолодження. Для кожного конкретного процесу доводиться ви­бирати технологічно та економічно найдоцільніший метод нагрівання і відповідні теплоносії.

Апарати, призначені для нагрівання й охолодження, називають тепло­обмінниками. За технологічним призначенням та конструктивним оформлен­ням такі апарати досить різноманітні.

Вихідні дані:

Продуктивність апарата

Температура поживного середовища:

на вході в апарат

на виході із апарата

Початкова температура охолодженої води

Всі інші необхідні дані знаходимо самостійно по ходу розрахунку

1. Тепловий розрахунок

При проектуванні теплообмінних апаратів тепловий розрахунок зводить­ся до визначення потрібної поверхні теплообміну за рівнянням

де F- площа поверхні теплообміну, м²;

Q – кількість переданої теплоти, Вт;

k – коефіцієнт теплопередачі (кінетичний коефіцієнт), який характеризує швидкість перенесення теплоти, Вт/(м^{2 .} К);

t_cp – рушійна сила процесу, або середня різниця температур між теплоносіями, К.

Отже, щоб виконати проектний тепловий розрахунок теплообмінника, треба по­слідовно визначити теплове навантаження, коефіцієнт теплопередачі та се­редню різницю температур.

Для знаходження рушійної сили процесу будуємо графік температур:

Т,°С

135

Δtб

75

Δtм 28

10

F,м²

1.1 Визначення середньої температури

, тому

1. 2 Теплофізичні властивості води визначаємо з табл. Додаток 1 за середнім значенням температур :

густина

теплопровідність

коефіцієнт динамічна в’язкість

питома теплоємність

Критерій Прандтля

1.3 Теплофізичні властивості поживного середовища (50%- цукрового розчину) визначаємо з табл. Додаток 6 за середнім значенням температур:

густина

теплопровідність

коефіцієнт динамічна в’язкість

питома теплоємність

Критерій Прандтля

1.4 Складаємо тепловий баланс,для визначення теплового навантаження теплообмінника:

,де

і – масові витрати відповідно холодного теплоносія і поживного середовища, кг/с;

і – питома теплоємність теплоносіїв, Дж/(кг. К);

- температури середовища на вході в апарат і на виході з нього, °С.

- температури води на вході в апарат і на виході з нього, °С.

Вт

Вт

Вт

Розрахунок по воді

Задаємося швидкістю току води в міжтрубному просторі.

Нехай W_{в =} 0.3 м/с

- закон нерозривності руху потоку.З цього закону визначаємо величину :

м²

м

R_e = Wd/

С = 1.16 – тому що відсутні сегментні перегородки.

Розрахунок в трубному просторі.

Задаємося швидкістю току поживного середовища в трубах.

Нехай W=1 м/с

З інженернх міркувань вибираємо оптимальний діаметр трубок,який становитиме:

м