Файл: 236.pdf

∆пол=T- θ- δт-δг=130,4-41,1-30,1-1,5=55,7 0C Y Количество выпариваемой воды (7.3)

YI Тепловая нагрузка (7.5)

Q = S0Cp (tк − tн) + W(h1 − cвtk )

т.к. tк = tн , то Q = 2,146 (2578 – 4,19*71,2)*103 = 4,89*106Вт

Мр-ра=36,2 Кг/Кмоль

68

длиной l = 3 м со скоростью w = 0,8 м/сек протекает вода. Определить коэффициент теплоотдачи α и количество тепла Q, если средняя температура воды t =

Тепловой поток получим исходя из Q = qF=

α (θ- t )π d l = 3920×(70-50)×3,14×0,05×3 = 36924 Вт = 36,9 кВт.

17

[2.1. – 1] Определить коэффициент теплоотдачи α и количество тепла Q, переданного от поверхности трубы к протекающей в ней воде, если средняя температура поверхности трубы θ = 60оС, температура воды t = 30оС, длина трубы l = 2 м, а ее внутренний диаметр d= 20 мм. Расход воды g = 0,2 кг/с.

[2.1 – 2] Определить средний α при течении масла МК в трубе диаметром dвн = 8 мм и длиной l = 1 м, если средняя температура масла tж = 80оС, температура стенки трубы θ = 40оС и скорость масла w = 0,6 м/с.

[2.1 – 3] По прямоугольному каналу длиной 1500 м протекает вода со скоростью w = 5 м/с. Определить количество тепла, переданного воде, если температура стенки канала θ = 80оС, температура воды на входе в канал t’ж = 20оС, на выходе t’’ж = 0оС, а стороны канала равны а =3 мм, b = 10 мм.

[2.1 – 4] Пучок труб , расположенных на вершине квадрата со стороной S = 100 мм, охлаждается продольным потоком воздуха, имеющим среднюю скорость w = 10 м/с, температура на входе в пучок

t’ж=20оС, на выходе t”ж = 340оС.

Определить коэффициент Рис.2.2 теплоотдачи к воздуху, если диаметр одной трубы dн = 50 мм, длина пучка 3 м, средняя температура наружной поверхности труб

θ=500оС.

18

3.2Энтальпия h1=2578 Кдж/кг

4.Вода

4.1Упругость паров воды при tк=142,10C- p3’=3,92*105 Па

4.2Вязкость при p = 1 ата υв=0,295*10-6 м2/с

5.Конструкционный материал [7]

5.1Сталь марки OX18H5T

5.2Теплопроводность λ =17,2 Вт/м*к

III Схема установки аналогична, рис. 7.1, с численными обозначениями известных характеристик.

IY Температура кипения упаренного раствора определяется по правилу Бабо.

1. Упругость паров воды при температуре кипения

3.Поправка Стабникова [2] - ∆ = -3,6оС

4.Рабочая температура кипения раствора

tк = 74,8 – 3,6 = 71,2оС. 5. Температурная депрессия

δт=tk - θ =71,2-41,1=30,1 0C 6. Полезная разность температур [6]

67

2.Производительность по исходному раствору – Sо = 3,125 кг/с.

3.Концентрация CaCl2.

3.1.Начальная - aо = 18,8% масс

3.2.Конечная - a2 = 60% масс.

4.Давление в сепараторе аппарата p1 = 0,08 х 105 Па.

5.Температура исходного раствора на входе в аппарата tн ≈ tк равна его температуре кипения.

6.Давление греющего пара – Рп = 2,8 ата.

7.Гидравлическая депрессия вторичного пара -

δг=1,5оС.

8.Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор tв’ = 17оС.

9.Давление паро-газовой смеси на выходе из вакуум-насоса Pг =1,05 ата.

II.Справочные данные

1.Греющий пар и его конденсат [2]

1.1.Температура греющего пара T = 130,4оС

1.2.Энтальпия греющего пара hг =2719 Кдж/кг

1.3.Энтальпия конденсата пара hк = 548 Кдж/кг

1.4.Теплопроводность конденсата λк = 0,68 Вт/м*к

1.5.Плотность конденсата ρк = 935 кг/м3

1.6.Теплота парообразования r = 2170 Кдж/кг

1.7.Вязкость конденсата µ = 0,196 х 10-3 Па*с

2.Раствор CaСl2 [2]

2.1Температура кипения при p = 1 ата-tkст =142,1 0C

2.2Вязкость при p = 1 ата - υ = 0,31*10-6 м2/с

3.Вторичный пар

3.1Температура при p1 = 0,08*105 Па θ1=41,10С

66

воды на входе в теплообменник t’ж = 10оС, на выходе из него t”ж = 90оС, длина пучка l=1,8 м. Трубы расположены по вершинам равностороннего треугольника со стороной а = 100 мм. Температура внешней поверхности труб θ0= 95оС.

[2.1 – 6] В теплообменнике типа «труба в трубе» по кольцевому каналу движется воздух со скоростью 8 м/с. Определить тепло, переданное воздуху внутренней трубой, если заданы следующие параметры: средняя температура воздуха tж = 100оС, средняя температура поверхности внутренней трубы θ = 400оС, ширина кольцевого зазора δ = 50 мм, длина теплообменника l=1м, наружный диаметр внутренней трубы dн = 200 мм.

[2.1–7] В горизонтальных трубках теплообменного аппарата с внутренним диаметром 18 мм и длиной 2 м, температура стенок 90оС, теплоноситель нагревается от 20 до 60оС, протекая с одинаковой скоростью 1 м/с. Как относятся между собой коэффициенты теплоотдачи, если теплоносителем является вода, воздух и масло МК ?

19

[2.1 – 8] Как изменится коэффициент теплоотдачи от стенки трубки конденсатора к охлаждающей воде, если средняя по длине температура стенки θ = 30оС, вода нагревается в трубке от 10 до 20оС, средняя скорость ее 2 м/с, внутренний диаметр трубки равен 10, 15, 20 мм, длина l = 2 м ?

[2.1 – 9] По трубке с внутренним диаметром 10 мм протекает вода со скоростью 1,5 м/с и подогревается в ней от 15 до 45оС. Средняя температура внутренней поверхности трубы θ = 90оС, длина трубки 1 м. Как изменится средний коэффициент теплоотдачи , если средняя температура стенки будет равна θ = 30оС, а воды t = 90оС ?

[2.1 – 10] В трубу теплообменника с dвн. = 40 мм поступает вода при t1 = 20оС и отводит тепло. Мощность теплоотвода 2095 кВт. Определить длину трубы , если средняя температура внутренней поверхности ее θ=90оС, расход воды 10 кг/с, температура воды на выходе из теплообменника t2 = 70оС.

[2.1 – 11] По кольцевому каналу, внутренний диаметр которого равен 10 мм, а наружный 14 мм, протекает вода, имеющая температуру на входе в канал 20оС, на выходе 60оС. Определить коэффициент теплоотдачи, если температура стенок канала, омываемых водой равна θ = 80оС, скорость течения воды 2, 4, 6, 8 и 10 м/с. Построить график α = f ( w ).

20

Поверхность теплообмена Fор определяем из уравнения (6.1), предварительно рассчитав величину ∆t (уравнение 6.5, рис.6.2, б) и задавшись значением «К» [2, 5]. Далее по Fор по [5] выбираем выпарной аппарат и его конструктивные размеры: H, dн/dвн ,Z – число ходов ,n – число трубок, рядов и т.д. Это так называемые предварительные размеры аппарата, а окончательные (расчетные) размеры поверхности теплообмена Fp определяются из уравнения (7.7) методом итерации:

Сравнивая Fрас с Fор определяем степень приближения и при значительной расхождении (более 10%) делаем перерасчет.

Подогреватель исходного раствора 1 рассчитывается как ТА, в котором конденсирующимся паром нагревается исходный раствор (см.пример расчета в разделе 6.1).

Расчет барометрического конденсатора смешения 3 заключается в определении расхода охлаждающей воды GH 2 0 , количества несконденсирующися газов Vг,

мощности вакуум-насоса для их откачки и геометрических размеров аппарата, и базируются на уравнении теплового баланса (6.2) сплошности, Бернулли.

Пример расчета однокорпусной выпарной установки непрерывного действия, работающей под вакуумом, см.

рис. 7.1.

I.Исходные данные:

1.Упариваемый раствор – водный раствор CaCl2.

65