Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Тепловой расчет
Определение средней разности температур
Определение критерий Рейнольдса
Определение критерий Нуссельта
Расчет коэффициента теплоотдачи от стенок труб краствору подсолнечного масла.
Расчет коэффициента теплоотдачи от насыщенногопара трубкам: определение температуры пленки конденсата, определение разности температур,определение критерий Галилея, определение критерия при конденсации, критерияНуссельта, числа трубок в одном ходе, среднего коэффициента теплоотдачи ( отпара к продукту), определение тепловой нагрузки на аппарат, поверхноститеплообмена, длины труб, расход греющего пара
3. Конструкторский расчет
Определение диаметра окружности, описывающийпучек труб;
Определение диаметра патрубка, подводящегогреющий пар;
Определение диаметра патрубка для отводаконденсата;
Определение диаметра патрубка для подводаподсолнечного масла;
Определение диаметра патрубка для отводаподсолнечного масла;
Расчет толщины крышки плавающей головки;
Расчет шпилек, крепящих крышку плавающей головки;
Определение толщины трубной решетки плавающейголовки;
4. Расчёт теплоизоляции.
Введение
Теплоиспользующие аппараты, применяемые в пищевыхпроизводствах для проведения теплообменных процессов, называюттеплообменниками. По принципу действия теплообменники делятся нарекуперативные, регенеративные и смесительные.
В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделаныстенкой и теплота передается от одного теплоносителя к другому черезразделительную стенку.
В регенеративных теплообменниках одна и та же теплообменнаяповерхность омывается попеременно горячим и холодным теплоносителями.Теплообменная поверхность аккумулирует теплоту горячего теплоносителя, а затемотдает его холодному теплоносителю.
В смесителях аппаратах передача теплоты происходит принепосредственном взаимодействии теплоносителей.
Рекуперативные теплообменники в зависимости от конструкцииделятся на кожухотрубные, типа «труба в трубе», змеевиковые, пластинчатые т. д.
Кожухотрубные наиболее распространены в пищевых производствах, благодаря своей компактности, простоте в изготовлении инадежности в работе. Кожухотрубный теплообменник состоит из цилиндрическогокорпуса, который с двух сторон ограничен трубными решетками с закрепленными вних греющими трубами. Пучок труб делит весь объем корпуса теплообменника натрубное и межтрубное пространства. Для ввода теплоносителей корпус и крышкиимеют патрубки. Теплообмен между теплоносителями осуществляется через стенкитруб.
С целью интенсификации теплообмена в кожухотрубныхтеплообменниках пучок труб секционируют, т.е. разделяют на несколько секций(ходов), по которым теплоноситель проходит последовательно. При этомсоответственно числу ходов увеличивается скорость движения среды, аследовательно, и коэффициент теплоотдачи, уменьшается потребная поверхностьтеплообмена и геометрические размеры теплообменника. Разбивка труб на ряд ходовдостигается с помощью перегородок в крышках.
Кожухотрубные теплообменники используются для теплообменамежду конденсирующим паром и жидкостью. Жидкость пропускается по трубам, а парв межтрубном пространстве.
Преимущество кожухотрубных теплообменников заключается вкомпактности, невысоком расходе металла, легкости отчистки труб изнутри.Недостатки этих теплообменников: сложность достижения высоких скоростейтеплоносителей, за исключением многоходовых теплообменников, трудность очисткимежтрубного пространства, недоступность его для осмотра и ремонта, сложностьизготовления из металлов, не поддающихся развальцовке сваркой.
1. Исходные данные
/>
2.Тепловойрасчет
/>
/>
2.1 Определение средней разности температур
Средняя температура подсолнечного масла:
/>
2.2Определение критерия Рейнольдса
/>
Где V2 – cкорость движения хлористого натрия при V2 =1м/с
dвн – внутриний диаметр трубок; dвн = 0,021 м;
V2 – коэффициент кинематической вязкости хлористого натрия при t2 = 65.5 c
2.3 Определение критерия Нуссельта
/>
2.4 Критерий Pr2 при t2=106,6 °C
/>
2.5 Коэффициенттеплоотдачи от стенок труб к подсолнечному маслу
/>
2.6 Коэффициенттеплоотдачи a1 от насыщенного пара n2 к трубкам:
2.6.1 Температура пленки конденсата
/>
2.6.2 Разность температур
/>
2.6.3 Критерий Галилея
/>
2.6.4 Критерий Куттеладзе
/>
2.6.5 КритерийНуссельта для расчета теплоотдачи к одному ряду горизонтальных труб
/>
Коэффициент теплоотдачи для верхнего ряда трубок
/>
2.6.6Число труб в одном ходе (пучок)
/>
2.6.7 Число трубок понаружной стороне шестиугольника определяем из зависимости
/>
2.6.8 Средний коэффициент теплоотдачи для всего пучка труб
/>
2.6.9 Теоретическийкоэффициент от пара к подсолнечному маслу
/>
2.6.10 Принимаемкоэффициент использования поверхности теплообмена j=0,9. Тогда расчетныйкоэффициент теплопередачи
/>
2.6.11Тепловаянагрузка аппарата
/>
2.6.12 Поверхность теплообмена
/>
2.6.13Длинатрубок
/>
2.6.14Действительнаяповерхность теплообмена
/>
2.6.15Расходгреющего пара
/>
3. Конструкторскийрасчет
Основные размеры кожухотрубного теплообменного аппарата с неподвижнымитрубными решетками принимаем по ГОСТам 15119-79, 15120-79, 15121-79, 15122-79.
Размещение отверстий под трубы в трубных решетках и основные размеры принимаемпо ГОСТ 15118-79.
3.1 Определение диаметра окружности,описывающий пучок труб
/>
3.2 Определениедиаметра патрубка, подводящего греющий пар
/>
3.3 Диаметрпатрубка для отвода конденсата
/>
3.4 Определениедиаметра патрубка для подвода подсолнечного масла
/>
3.5Определение диаметра патрубка для отвода масла
/>
/>
Коэффициентгидравлического сопротивления пучка одного хода труб:
/>
Расчет на прочностьдеталей теплообменника
Принимаем материал крышки сталь IXI8H9T [s]=1251 кг/см і
3.6 Толщина крышки плавающей головки
/>
3.7 Расчетшпилек, крепящих крышку плавающей головки.
Усилие,действующее на шпильки
/>
3.8 Диаметр трубной решетки
/>
4. Расчет теплоизоляцииисходя из температуры воздуха помещения
4.1 Принимаемтеплоизоляционный материал. Наиболее подходящим является савелит. Удельный вес g=450 кг/мі, коэффициенттеплопроводности l=0,098 Вт/м, °К
4.2 Толщина слоя изоляции
/>
4.3 Определение толщеныобечайки
/>