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

t_ст1 = t_к – Q/(F*альфа_б) = 80,1 – 94500/(3,25*1718) = 63,18⁰C

 

Так как полученное значение температуры стенки канала заметно отличается от заданного, проводим расчёт во втором приближении.

Приближение №2.

Принимаем температуру стенки канала со стороны бензола равной t_ст1 = 63,2⁰C

 

Тогда, температурный напор на плёнке бензола равен

∆t_б = t_к – t_ст1 = 80,1 – 63,2 = 16,9⁰C,

 

а средняя температура конденсирующегося бензола равна

t_п = (t_к + t_ст1)/2 = (80,1+63,2)/2 = 71,65⁰C

 

А=С^0,75*r^0,25, где С - коэффициент, зависящий от физических параметров конденсата бензола (от температуры его насыщенных паров). Принимаем С=3423

Тогда,

альфа_б = А/⁴√d∆t_,б = 3423^0,75*94,5^0,25/⁴√0,0196*16,9 = 1839ккал/м²часК = =2140Вт/м²К

 

Коэффициент теплоотдачи к воде был определён в приближении №1

 

альфа_в = 2838 Вт/м^2КК

 

Термические сопротивления загрязнений канала и стальной спирали принимаем такими же, как и в приближении №1.

 

Тогда, коэффициент теплопередачи спирального теплообменника равен

 

к = 1/(1/альфа_б+R_затр.б+R_ст+R_затр.в+1/ альфа_в) = 1/(1/1839+0,0001+0,0000625+ +0,0007 + 1/2439) = 1/(0,000544 + 0,0001 + 0,0000625 + 0,0007 + 0,00041)= =550,6ккал/м²часК=641Вт/м²К

 

Необходимая площадь нагрева спирального теплообменника

 

F = Q/(к*∆t) = 94500/(550,6*52,9)=3,24м²

Определяем температуру стенки канала во втором приближении

t_ст1 = t_к – Q/(F*альфа_б) = 80,1 – 94500/(3,24*1839) = 64,2⁰C

Так как полученное значение температуры стенки канала со стороны бензола близко к заданному во втором приближении, то дальнейшие приближения не проводим.

3. По данным таблицы №9 (Приложение) минимальная поверхность серийных спиральных теплообменников составляет 15м². Поэтому, определяем размеры проектируемого теплообменника расчетом.

Геометрический и компоновочный расчет матрицы спирального теплообменника.

3.1.1. Из рис.5 (Приложение) видно, что количество витков наружной спирали на 0,5 витка больше, чем количество витков внутренней спирали, т.е.

 

n₂=n₁+0,5

где:

n₁-количество витков внутренней спирали;

n₂-количество витков наружной спирали.

Длина внутренней спирали

 

L₁=π(D_1ср/2)*n₁=π((D+d-2t)/2)*n₁,

 

где L₁ –  длина внутренней спирали;

D-2t –  наружный диаметр внутренней спирали;

D – наружный диаметр наружной спирали;

D_1ср – средний диаметр внутренней спирали;

t = в + δ = 10 +2,5 = 12,5мм  –   шаг спирали;

δ  –  толщина спирали;

d – внутренний диаметр наружной и внутренней спиралей (внутренний диаметр матрицы теплообменника).

Длина наружной спирали

 

L₂ = π((D+d)/2)*n₂ = π((D+d)/2)*(n₁+0,5))

 

3.1.2. Определим количество витков внутренней спирали - n₁

Общее количество витков обоих спиралей

 

n₁+n₁+0,5 = (D-d)/(2t);

Откуда,

 

n₁ = [((D-d)/2t)-0,5]/2 = (D-d-t)/4t

 

Уравнение поверхности нагрева матрицы

 

В_к(L₁+L₂) = F;

L₁+L₂ = F/В_к

Здесь:

F – площадь поверхности нагрева (охлаждения) матрицы теплообменника;

В_к, L₁, L₂ – ширина каналов и длина спиралей матрицы.

Подставим в последнее уравнение полученные выше уравнения для длин наружной и внутренней спиралей.

 

π ((D+d-2t)/2)*n₁+ π((D+d)/2)*(n₁+0,5) = F/В_к;

(D+d-2t)*n₁+(D+d)(n₁+0,5) = 2F/(πВ_к);

(D+d)*n₁-2tn₁+(D+d)*n₁+ (D+d)/2 = 2F/(πВ_к);

2(D+d)*n₁ + (D+d)/2-2tn₁ = 2F/(πВ_к);

2n₁(D+d-t) + (D+d)/2 = 2F/πВ_к;

 

Подставим в это соотношение полученную ранее зависимость для количества витков внутренней спирали - n₁ = (D-d-t)/4t.

 

(D+d-t)*(D-d-t)/(2t)+(D+d)/2 = 2F/(πВ_к);

(D-t+d)(D-t-d) + (D+d)*t = 4Ft/(πВ_к);

D² - 2Dt+t²-d²+Dt+dt = 4Ft/(πВ_к);

D²-Dt+t²-d²+dt-4Ft/(πВ_к) = 0

 

3.1.3. Выполним расчет, принимая внутренний диаметр матрицы равным d=150мм.

Наружный диаметр наружной спирали определим из последнего полученного уравнения

D²-12,5D+12,5²-150²+150*12,5-(4*3,25*10⁶*12,5)/(π500) = 0;

D²-12,5D+156,25-22500+1875-103450,8 = 0;

D²-12,5D-123919,55 = 0;

D=358,5мм;

Количество витков внутренней и наружной спиралей

 

n₁=(D-d-t)/4t=(358,5-150-12,5)/(4*12,5) = 3,92;

n₂=n₁+0,5=4,42

 

Длина внутренней спирали

 

L₁=(π(D+d-2t)/2)*n₁=π(358,5+150-25)/2*3,92=2977,2м.

 

Длина наружной спирали

 

L₂=(π(D+d)/2)*n₂=(π(358,5+150)/2)*4,42=3530,5м.

3.1.4 Проверка.

Поверхность нагрева матрицы

 

F=(L₁+L₂)В_к=(2977,2+3530,5)*10^-3*0,5=3,254м².

 

Т.к. необходимое значение поверхности равно 3,25м², то расчет проведен верно.

4. Эскизный проект рассчитанного спирального теплообменника привести на чертеже. Для разработки эскиза использовать полученные геометрические параметры спирального теплообменника, а также рис.5 и рис.6.

 

 

Справочные материалы

 

Рис.1. Горизонтальный пароводяной подогреватель конструкции Я.С. Лаздана

 

 

                                                                                                    Таблица №1

Физические свойства воды на линии насыщения

 

 

 

 

Рис.2

 

Таблица №2

Здесь - n'1 – количество трубок, размещаемых на трубной доске по вершинам равносторонних треугольников (ромбическое размещение); n'2 – количество трубок, размещаемых по концентрическим окружностям [Рис.2]

 

Таблица№3

 

 

Таблица №4 Расчётные характеристики горизонтальных пароводяных подогревателей конструкции Я.С Лаздана [Рис. 1]

 

Продолжение таблицы №4 Основные размеры пароводяных подогревателей конструкции Я.С. Лаздана

Рис. 3 Водоводяной подогреватель по МВН – 2050 - 62

 

 

 

Вес приведен для разъёмных односекционных подогревателей

Таблица №5 Основные размеры водоводяных подогревателей по МВН – 20250-62 [Рис.3]

 

Таблица №6

 

 

Таблица №7

 

 

Рис.4. Теплообменный четырёхходовой аппарат типа ТН

 

Рис. 5. Эскиз к геометрическому расчёту спирального теплообменника

 

Рис.6. Спиральный теплообменник одинарный типа СТО

                                                                                                         Таблица №8

Плотность, теплопроводность и динамический коэффициент вязкости

жидкого бензола [по данным 2]

 

Параметр     Температура;    0С	Плотность, ρ; кг/м3	Теплопроводность, λ; ккал/м*час*К	Динамический коэффициент вязкости, μ; сП
25		0,124
30	869		0,56
40	858		0,492
50	847	0,119	0,436
60	836		0,390
70	835		0,35
75		0,113
80	815		0,316
90	804		0,296
100	793	0,108	0,261

 

 

Таблица №9

 

                                                                                                       Таблица №10