--PAGE_BREAK--
2.11. Скорость бульона в трубках: (1) 38.
ωб = Gн/0,785* d²в * n1* ρб = 0,5/0,785*0,000441*4*659,63 = 0,55 м/с ˃ 0,1 м/с
(1) стр.63.
2.12. Критерий Рейнольдса (1) 2.26.
Reб = ωб*dв* ρб/µб = 0,55*0,021*659,63/0,58305*10-3 = 13067˃10000 – развитое турбулентное течение.
2.13. Расчётная формула (3) 4.17.
Nuб= 0,021 * Re0,8* Pr0,43*(Pr/Prст)0,25
Критерий Прандтля: (3) 4.12.
Prб = Сб* µб/ λб = 4253,32*0,58305*10-3/0,418 = 5,93.
Принимаем отношение (Pr/Prст)0,25 = 1,05 для нагревающегося бульона (3) стр.152
Критерий Нуссельта:
Nuб= 0,021 * 1963,09 * 2,15 * 1,05 = 93,1
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к бульону: (3) 4.11.
= Nuб* λб / dв = 93,1*0,418/0,021 = 1853 Вт/(м²*К).
2.14. Проходное сечение межтрубного пространства: (1) 3.3.
S= 0,785*( D²в — n0 * d²н) = 0,785*(0,2116 — 24*0,000625) = 0,154 м²
2.15. Эквивалентный диаметр dэ = dв = 0,021 м.
2.16. Скорость конденсата в межтрубном пространстве: (1) стр. 64.
ωкд = Gкд/0,785* d²в * n1 * ρкд = 0,41/0,785*0,000441*4*968,5 = 0,31 м/с
2.17. Критерий Рейнольдса:
Rе кд = ωкд*dэ*ρкд/ µкд = 0,31*0,021*968,5/0,3361*10-3 = 18759
2.18. Расчётная формула (3) 4.31. для шахматных пучков:
Nuкд= 0,4 * εφ* Re0,6* Pr0,36*(Pr/Prст)0,25
Поправочный коэффициент на обтекание сегментных перегородок, поддерживающих трубы (3) стр.157 εφ = 0,6.
Критерий Прандтля для конденсата:
Prкд= С кд* µкд / λкд = 4220*0,3361*10-3/0,687 = 2,065
Принимаем для охлаждающегося конденсата отношение:
(Pr/Prст)0,25= 0,93 (3) стр.152
Критерий Нуссельта:
Nuкд= 0,4 *0,6*366,37*1,298*0,93 = 106,14.
Коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке трубки:
= Nuкд* λкд / dн = 106,14*0,687/0,025 = 2916,7
2.19. Термическое сопротивление загрязнения стенки трубы со стороны конденсата:
rз1 = 1/2500 м²*К/Вт
Термическое сопротивление загрязнений трубы со стороны бульона
rз2 = 1/2900 м²*К/Вт (органическая жидкость) (3) т. XXXIX
Коэффициент теплопроводности стали:
λст = 42 Вт/м*К (3) т. XXVII
Суммарное термическое сопротивление стенки трубы: (5)
Σ rст = rз1 + δст/ λст + rз2 = 1/2500 + 0,02/42 + 1/2900 =
= 0,0004 + 0,00047619 + 0,000344827 = 0,00122 м²*К/Вт.
2.20. Коэффициент теплопередачи стали:
К = 1/(1/ + Σ rст + 1/) = 1/(1/2916,7 + 1/0,00122 + 1/1853) =
= 1/0,002102518 = 475,62 Вт/ м²*К
2.21. Поверхность теплообмена:
F= Q/ К*∆tср = 171260/475,62*30,2 = 11,92 м²
2.22. Расчётная длина трубок: (1) стр.65
l= F/ π* dр* 78 = 11,92/3,14*0,023*78 = 2,12 м.
На основании характеристик теплообменников. ТН с трубами d25*2
ГОСТ 15118-79 (3) т. 4.12, характеристик кожухотрубных аппаратов типа ТН
По ГОСТ 9929-77, принимаем длину теплообменных труб lн = 3 м (1) табл.10
Принятая поверхность теплообмена:
Fт = π* dр* lн * n0 = 3,14*0,023*3*24 = 5,2 м²
2.23. Схема процесса теплопередачи.
Удельный тепловой поток:
q= К*∆tср = 475,62*30,2 = 14364 Вт/ м²
Разность температур конденсата и наружной поверхности стенки трубы:
∆t1 = q/= 14364/2916,7 = 5 оС
Температура наружной поверхности стенки трубы:
tст1 = tкдср— ∆t1 = 84,5 – 5 = 79,5 оС
Разность температур поверхности стенки и бульона:
∆t2 = q/ = 14364/1853 = 7,8 оС
Температура внутренней поверхности стенки трубы:
tст2 = tбср— ∆t2 = 80,5 – 7,8 = 72,7 оС
3.Конструктивный расчет.
3.1. Высота (длина) днища h. Принимаем h/ DН = 0,2 (1) т.58.
Находим высоту днища, приняв предварительно наружный диаметр корпуса теплообменника: DН = 0,608 м.
h= 0,2* DН = 0,2*0,608 = 0,125м.
3.2. Длина входной и промежуточной камер:
Lкам = 2* h= 0,25м
3.3. Длинна корпуса теплообменника:
Lк = lн + 2* Lкам = 9 + 2*0,25 = 9,5м.
3.4. Габаритная длина теплообменника:
Lт = Lк + 0,1 = 9,5 + 0,1 = 9,6 м.
3.5. Расстояние от фланца до оси патрубка входа конденсатора,
принимаем = 0,15 м.
3.6. Диаметр окружности центров болтовых отверстий принимаем
Dб = Dв + 0,07 = 0,6 + 0,07 = 0,67 м
3.7. Наружный диаметр фланца корпуса принимаем:
Dф = Dб + 0,05 = 0,67 + 0,05 = 0,72 м.
3.8. Диаметр патрубков для бульона: (1) 3.42.
dр = 1,13*ρ), где ω = 2 м/с – средняя скорость жидкости в нагнетательных проводах насосных установок. (1) т.3.3.
dр= 1,130,5/(970,2*2) = 0,018м.
Принимаем патрубки из стальной бесшовной горячекатаннойной трубы
По ГОСТ 8732-78 диаметром d32*3 мм (1) т.22.
3.9. Диаметр патрубков для конденсата:
dкд = 1,13*ρ) = 1,130,785/(968,5*1) = 0,032м,
где ω = 1 м/с – для конденсата греющего пара.
Принимаем трубы из стальной бесшовной горячекатаннойной трубы
По ГОСТ 8732-78 диаметром d32*3 мм (1) т.22.
4. Гидравлический расчёт.
Гидравлический расчёт выполняют для определения потерь давления и затрат энергии на преодоление этих потерь, а также выбора средств для транспортировки теплоносителей при движении их через аппарат и все другие каналы (трубопроводы) установки.
4.1. Расчётная гидравлическая схема
Весь путь движения продукта делим на 3 участка.
4.2. Гидравлическое сопротивление трубопроводов подачи бульона из бака в теплообменник. Принимаем диаметр трубопровода d= 32*2,5мм. Внутренний диаметр трубопровода и эквивалентный диаметр:
dв = dэ = dн — 2* δст= 32 — 2*2,5 = 27 мм = 0,027 м.
Плотность бульона концентрацией Вн = 6% при начальной температуре
tнб = 140С:
Тн = 273 + tнб = 273 +14 = 287 К.
1/ρб = 10-2*((100 – Вн)/ ρв + Вс/ ρс + Вж/ρж) 5(73)
ρв = 999,4 кг/м3 (4) т.3
ρс = 1016,4 кг/м3, (6) II. 129.
ρж = 1098 – 0,605* Тн = 1098 – 0,605*287 = 924,3 кг/м3.
1/р = 10-2((100 — 6)/ 999,4+ 4,5/1016,4+ 1,5/924,3) = 0,10005*10-3 м3/ кг
ρб= 999,5 кг/м3
Динамический коэффициент вязкости: (4) II. 12.
µб = µс(1 + 2,5φ) = 1,098*(1+2,5*0,06) = 1,263*10-3 Па*с.
Где µс = 1,098 мПа*с – динамический коэффициент вязкости среды (3) т.VI.
Скорость бульона в трубопроводе:
ωб = Gн/0,785* d²в * ρб = 0,5/0,785*0,000441*659,63 = 2,19м/с
Критерий Рейнольдса:
Reб = ωб*dэ* ρб/µб = 2,19*0,027*659,63/1,263*10-3 = 30882˃10000 – развитое турбулентное течение.
Коэффициент трения: (1) 3.56.
λ = 1/(0,78*lnRe– 1,5)² = 0,023
Принимаем длину трубопроводов l= 3 м
Местные сопротивления:
Вход в трубопровод ξ1 = 1 (3) стр.26
Калено гладкое: R= 4d– 2 = ξ =1*2 = 2
Вентиль нормальный D25 мм – 2:
ξ = 6*2 = 12 (3) т. XIII
Сумма местных сопротивлений:
Σ ξ = 1+2+12 = 15
Полное гидравлическое сопротивление трубопровода: (1) 77.
продолжение
--PAGE_BREAK--