Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

2.1. Площадь поперечного сечения канала спирального теплообменника определяем по параметрам движения охлаждающей воды.

Принимаем скорость движения воды W ≈ 0,5м/c. Тогда ориентировочная площадь поперечного сечения канала

 

S=G_в/(ρ*w*3600)= 9450/(1000*0,5*3600) = 0,00525 м²,

 

где ρ = 1000кг/м³ – плотность воды

 

Примечание: при значении массового расхода воды, превышающем 10000кг/час, принимать скорость движения воды по зависимости

 

W ≈ 0,5 + (G_в - 10000)*0,5/10000,

 

а затем определять площадь поперечного сечения канала.

 

Принимая высоту канала равной в=10мм, получим ширину спирали

 

В=S/в=0,00525/0,01 = 0,525 м= 525 мм

 

С учетом конструктивных особенностей организации уплотнения каналов с торцов (рис.5 и рис.6, Приложение), принимаем ширину канала равной

 

В_к=0,5=500 мм.

 

Тогда, скорость охлаждающей воды равна

 

W_в=G_в/(3600*ρ_в*В_к*в)=9450/(3600*1000*0,5*0,01) = 0,525м/c

 

Для бензола принимаем такое же сечение канала S_б = S

Скорость движения бензола в каналах теплообменника

 

W_б = G_б/(3600*ρ_б*В_к*в) = 10³/3600*825*0,5*0,01=0,067м/c

 

Здесь ρ_б = 825кг/м³ плотность жидкого бензола на линии насыщения [2].

Определим коэффициент теплопередачи.

Гидравлический диаметр каналов для движения воды и бензола

 

d=4S/Р=4*В_к*в/(2(В_к+в))=4*0,5*0,01/(2*0,51) = 0,0196м=19,6м

 

Здесь S и Р – площадь поперечного сечения канала и его периметр соответственно.

2.2.2. Коэффициент теплоотдачи конденсирующегося бензола определяют по зависимости [1].

альфа_б=А/⁴√d*∆t_б

 

где d-гидравлический диаметр канала;

∆t_б – температурный напор от конденсирующихся паров бензола к стенке канала со стороны бензола;

А – коэффициент, зависящий от физических свойств конденсирующегося бензола и от скрытой теплоты его парообразования. Зависимость для определения коэффициента А приведена далее.

 

Дальнейший расчёт проводим последовательными приближениями, задаваясь в каждом новом приближении температурой стенки канала со стороны бензола. Каждое приближение заканчиваем сравнением заданного и полученного значений температуры стенки канала со стороны бензола.

Приближение №1.

Принимаем температуру стенки канала со стороны бензола равной t_ст1 = 57,9⁰C

 

Тогда, ∆t_б = t_к – t_ст1 = 80,1 – 57,9 = 22,2⁰C – температурный напор от конденсирующихся паров бензола к стенке канала, а средняя температура плёнки конденсирующегося бензола равна

 

t_п = (t_к + t_ст1)/2 = (80,1+57,9)/2 = 69⁰C

 

В соответствии с [1]

А=С^0,75*r^0,25, где С - коэффициент, зависящий от физических параметров конденсата бензола (от температуры его насыщенных паров).

В нашем случае С=3423 [1]. В курсовой работе допускается принимать это значение для всех вариантов заданий.

 

Тогда,

альфа_б=А/⁴√d∆t_,б = 3423^0,75*94,5^0,25/⁴√0,0196*22,2 = 1395/0,812 =

= 1718ккал/м²часК = 1998Вт/м²К

 

Для определения коэффициента теплоотдачи к воде определим её режим течения.

Число Рейнольдса

 

Re=wdρ/μ=wdγ/μg=(0,525*0,0196*1000)/(0,854*1,02*10^-4*9,81) = 12042

 

В этой зависимости

μ = 0,854сП=0,854*1,02*10^-4 = 87,108*10^-6кг*с/м²-динамический коэффициент вязкости воды при её средней температуре t=27,2⁰C (таблица №1 или [2]; перевод из единиц “сантипуаз” в “кг*с/м² технической системы единиц” см. в [3]).

Режим течения турбулентный.

Для турбулентного режима течения воды коэффициент теплоотдачи определим по зависимости [1].

 

альфа_в=А₅w^0,8_в/d^0,2,

 

где А₅=1860 (таблица№3, Приложение).

 

альфа_в=1860*0,525^0,8/0,0196^0,2=2439ккал/м²часК=2838 Вт/м^2КК

 

Термические сопротивления загрязнений канала приведены в задании. Термическое сопротивление загрязнения со стороны бензола равно R_загр.б =  =0,0001м²часК/ккал, а со стороны воды -  R_загр.в = 0,0007м²часК/ккал.

Определим термическое сопротивление стальной спирали, принимая её толщину равной δ = 2,5мм, а коэффициент теплопередачи стали равным λ = 40 ккал/м*час*К

 

R_ст= б/λ = 0,0025/40 = 0,0000625м²часК/ккал

 

Тогда, коэффициент теплопередачи спирального теплообменника равен

 

к= 1/(1/альфа_б+R_затр.б+R_ст+R_затр.в+1/альфа_в) = 1/(1/1718+0,0001+0,0000625 + +0,0007 + 1/2439) = 1/(0,000582 + 0,0001 + 0,0000625 + 0,0007 + 0,00041) = =539,2ккал/м²часК=627Вт/м²К

 

Необходимая площадь поверхности нагрева спирального теплообменника

 

F=Q/к∆t= 94500/(539,2*52,9)=3,25м²