7. Розрахунок теплообмінних апаратів

Завдання 7. Визначити кількість переданого тепла та температури теплоносіїв на виході з водо-водяного кожухотрубного теплообмінника. Рух теплоносіїв по схемі перехресний потік. Температура на вході Т₁ = 80^оС, t₁ = 6^оС. Витрати теплоносіїв G₁ = 3 л/с, G₂ = 2.5 л/с. Поверхня теплообміну F = 2.3 м², d_тр= 14 мм, d_мтр= 16 мм, R_тр = 0.00001 м^{2 о}С/Вт, μ = 0.85.

Рішення.

1. Нехай витрата теплоти теплоносіїв буде 70%. Знайдемо саму витрату, ^oC

n₁ = T₁ 0.7 = 80 0.7 = 56

n₂ = t₁ 0.7 = 6 0.7 = 4.2

2. Знайдемо температури на виході, ^oC

Т₂ = Т₁ – n₁

T₂ = 80 – 56 = 24 – гріючого теплоносія

t₂ = t₁ + n₂

t₂ = 6 + 4.2 = 10.2 – нагрівного теплоносія.

3. Задамося швидкістю передачі тепла W_T1 = 1, W_T2 = 1. Визначимо теоретичні трубні та міжтрубні площі, м²

f_T1 = = = 0.003

f_T2 = 25

4. Задаємо конструктивні характеристики теплообмінного апарата (наприклад зовнішній розмір та кількість трубок). У нашому випадку, для теплообмінників типу ОСТ 34-602-68 №6площа трубок 0,00287 м², площа міжтрубного простору 0,00185 м². Визначаємо швидкість руху кожного теплоносія біля теплообмінної поверхні, м/с

W₁ = = = 1.622

16

W₂ = = = 0.871

5. Визначаємо коефіцієнти теплообміну з боку кожного теплоносія,Вт/м^2ОС

Т_ср = = = 52

α₁ = (1630 + 21 T_cp – 0.041 ) = (1630 + 21 52 –

- 0.041 52²) = 8991

t_ср = = = 8.1

α₂ = (1630 + 21 t_cp – 0.041 ) = (1630 + 21 8.1 –

- 0.041 8.1²) = 3906

6. Знаходимо коефіцієнт теплопередачі, Вт/м^2ОС

К = = = 2651.

7. Задавши схему підводу і відводу теплоносіїв (перехресний потік) визначаємо розрахункову різницю температур, ^ОС

= T₁ – t₁ = 80 – 6 = 74

= T₂ – t₂ = 24 – 10.2 = 13.8

= = = 35.846

8. Визначаємо кількість переданого тепла, Вт

Q = F μ K = 2.3 0.85 35.846 = 185779

17

8. Розрахунок масообмінних апаратів

Завдання 8. Знайти витрати абсорбенту (Lp), висоту активної зони (h) і кінцеву концентрацію адсорбованого газу в рідині ( ), якщо: діаметр абсорбера 0.9 м; питома поверхня контакту фаз 5.6 м^-1; коефіцієнт масопередачі рідини 0,0017 м/с; 90, 210 - відповідно початкова концентрація та концентрація газу в рідині в умовах динамічної рівноваги, кмоль/м³; витрати газоповітряної суміші 1500 м³/год; коефіцієнт масопередачі газової фази 0,22 м/с; 0.7 , 0.1 ,

0,05- відповідно початкова, необхідна кінцева концентрація та концентрація газу в повітрі в умовах динамічної рівноваги, кмоль/м³.

Розв’язок

1. Знаходимо середньологарифмічне значення рушійної сили для газової фази

= - = 0.7 – 0.05 = 0.65кмоль/м³

= - = 0.1 – 0.05 = 0.05кмоль/м³

= = 0.234 кмоль/м³

2. Знаходимо площу перерізу абсорбера за його діаметром

F_ab = = = 0.636 м²

3. Розраховуємо необхідну швидкість абсорбції по газовій фазі, кмоль/сек

G_ab = ( ) = (0.7 – 0.1) = 0.250

4. Знаходимо висоту активної зони абсорбера, м

h = = = 1.364

5. Визначаємо середньо логарифмічне значення рушійної сили для рідини

= = = 30.3 кмоль/м³

6. Знаходимо кінцеву концентрацію адсорбованого газу в рідині

Δ = - = 210 – 90 = 120кмоль/м³

Якщо задати = 203, то Δ = - = 210 – 207= 3кмоль/м³

= = = 31.7 кмоль/м³

Оскільки відхилення отриманого від середньологарифмічного значення рушійної сили за п.5 невелике– кінцева концентрація підібрана вірно.

7. Визначаємо витрати абсорбента, м³/год

= = = 7.965

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

Кафедра теплогазопостачання та вентиляції