Пример решения задачи
Потери напора в аппарате определяем как сумму потерь по длине he и в местных сопротивлениях hм. Скорость воды в трубках теплообменника находим из уравнения расхода по формуле (5.7)
,
=1,39
м/с
Коэффициент кинематической вязкости при средней температуре воды в теплообменнике tср по (Прил. 11).
=
= 45
.
м
/с
Режим движения определим, рассчитав число Рейнольдса по формуле (5.6)
– турбулентный.
Коэффициент гидравлического трения определим по формуле Блазиуса (5.8)
Проверим трубу на шероховатость, рассчитав толщину вязкости подслоя по формуле (5.9)
м
Для
стальных труб при незначительной
коррозии
м,
сравнивая толщину вязкого подслоя
с
величиной
,
получим
,
поэтому труба гидравлически шероховатая
и коэффициент гидравлического трения
можно рассчитать по формуле Альтшуля
,
(5.15)
где
0,5·
=К
-
эквивалентная шероховатость.
По формуле (5.15)
Потери напора по длине определим по формуле Дарси-Вейсбаха (5.10)
м,
где L = 4·6 = 24 м – суммарная длина пути воды в 4 - ходовом теплообменнике.
Определим hм.c . Для этого вычислим площади потока в различных участках:
1. площадь поперечного сечения штуцера
м2
2. площадь поперечного сечения распределительной коробки для одного хода составляет ¼ от общей площади поперечного сечения.
м2;
площадь поперечного сечения 102 трубок одного хода
м3;
Коэффициенты местных сопротивлений:
а) при входе потока через штуцер в распределительную коробку (внезапное расширение)
б) при выходе потока из распределительной коробки в первый ход (сужение)
в) при выходе потока из первого хода в распределительную коробку (внезапное расширение)
;
Далее согласно рис. 5.7.
Рис. 5.7
,
г) при выходе потока через штуцер (внезапное сужение)
.
Скорость в штуцере по формуле (5.7)
м/с
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на выходе и входе
,
а потери напора на входе и выходе из теплообменника определим по формуле (5.11)
.
Для остальных случаев потери подсчитываем по скорости в трубках аппарата ТР = 1,39 м/с.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений при входе в трубы и выходе из них
.
Потери напора, обусловленные сужениями и расширениями потока, по формуле (5.11)
м.
При переходе из одного хода в другой поток делает 8 поворотов под углом 90 0С
;
Σ
.
Потери напора, обусловленные поворотами потока в теплообменнике, по формуле (5.11)
м.
Суммарные потери напора на местные сопротивления
м.
Общее сопротивление теплообменника по трубному пространству, м
Σ
м
или
ΔP
=ρgΣhn
Па.
Принципиальная схема рассчитанного теплообменника представлена на рис. 5.8.
Рис. 5.8
1 - корпус; 2 - трубные решётки; 3 – трубы; 4 - крышки; 5 - перегородки в крышках; 6 - перегородки в межтрубном пространстве.
Теплообменник
состоит из корпуса или кожуха 1, приваренных
к нему трубных решёток 2. В трубных
решётках закрепляется пучок труб 3. К
трубным решёткам крепятся крышки 4. С
помощью поперечных перегородок 5,
установленных в крышках, теплообменные
трубы разделены на секции или ходы. Для
увеличения скорости и удлинения пути
движения среды в межтрубном пространстве
служат сегментные перегородки 6. Один
из теплоносителей (
)
движется по трубам, а второй (
)
– в межтрубном пространстве. Среды
направляют противоположно друг к другу
для обеспечения максимальной движущей
силы процесса теплопередачи.
Задача 10. Рассчитать трубопровод и подобрать марку центробежного насоса 1 (рис. 5.9.) типа К для подачи воды в количестве Q из сборника 2 в замочный чан 3 в схеме производства солода. Вода подаётся по трубопроводу длиной L = LВС + LТ и нагревается в трубном пространстве теплообменника типа «труба в трубе» 4 от температуры tн до температуры tк. Теплообменник состоит из z секций, соединенных последовательно калачами длиной Lк, длина секций LТ. Диаметр внутренней трубы dнар/dвн. Давление в замочном чане атмосферное. Длина всасывающего трубопровода LВС, высота всасывания hВС. Высота подъёма жидкости Н, а длина трубопровода от насоса до теплообменника L'н.
Построить рабочие характеристики выбранного насоса и характеристику трубопровода. Определить мощность, потребляемую насосом при работе на трубопровод.
2
Рис. 5.9
Значения Q, H, hВС, LВС и dнар/dвн принять по предпоследней цифре шифра из табл. 5.19.
Таблица 5.19
Предпоследняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Q·10 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
Н, м |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
hВС,м |
1,3 |
4,1 |
1,8 |
1,9 |
3,2 |
0,8 |
2,1 |
5,1 |
2,3 |
2,4 |
LВС,м |
8 |
9 |
10 |
11 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
м
/с
·10
,
м
Значения L'н, Lн, Lк, LТ, tн, tк и z принять по последней цифре шифра из табл. 5.
Таблица 5.20
Последняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Lн, м |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
60 |
55 |
50 |
45 |
L'н, м |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
12 |
11 |
10 |
9 |
Lк, м |
0,7 |
0,8 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
LТ, м |
8,5 |
4,0 |
5,0 |
4,0 |
5,0 |
8,5 |
4,0 |
5,0 |
8,5 |
5,0 |
tн,
|
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
tк, |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
50 |
51 |
52 |
53 |
54 |
z, шт |
6 |
8 |
10 |
12 |
10 |
8 |
6 |
4 |
8 |
10 |
Вид замачивания |
Теплое замачивание |
Горячее замачивание |
||||||||
