236

Приложения.

Таблица 1

Физические свойства сухого воздуха при В = 760мм.рт.ст.

с°t	м/кг,ρ	,рC °кг/(кДж )С	*10λ	С°м/(Вт)		a*10	м	*10µ	м/с*Н	*10υ	м	rР
	3		2			6	с/	6	2	6	с/
			,			,				,
							2				2
—50	1,584	1,013		2,04		12,7			14,6	9,23		0,728
—40	1,515	1,013		2,12		13,8			15,2	10,04		0,728
—30	1,453	1,013		2,20		14,9			15,7	10,80		0,723
—20	1,395	1,009		2,28		16,2			16,2	12,79		0,716
—10	1,342	1,009		2,36		17,'4			16,7	12,43		0,712
0	1,293	1,005		2,44		18,8			17,2	13,28		0,707
10	1,247	1,005	-2,51			20,0			17,6	14,16		0,705
20	1,205	1,005		2,59		21,4			18,1	15,06		0,703
30	1,165	1,005		2,67		22,9			18,6	16,00		0,701
40	1,128	1,005		2,76		24,3			19,1	16,96		0,699
50	1,093	1,005		2,83		25,7			19,6	17,95		0,698
60	1,060	1,005		2,90		27,2			20,1	18,97		0,696
70	1,029	1,009		2,96		28,6			20,6	20,02		0,694
80	1,000	1,009		3,05		30,2			21,1	21,09		0,692
90	0,972	1,009		3,13		31,9			21,5	22,10		0,690
!00	0,946	1,009		3,21		33,6			21,9	23,13		0,688
120	0,898	1,009		3,34		36,8			22,8	25,45		0,686
140	0,854	1,013		3,49		40,3			23,7	27,80		0,684
160	0,815	1,017		3,64		43,9			24,5	30,09		0,682
180	0,779	1,022		3,78		47,5			25,3	32,49		0,681
200	0,746	1,026		3,93		51,4			26,0	34,85		0,680
					74

– известково-песочной. Толщина слоя и теплопроводность материала равны соответственно : δ1 = 1см; λ1 = 0,7 Вт/м гр;

δ2 = 30см; λ2 = 1,55 Вт/м гр; δ3 = 5см; λ3 = 1,2 Вт/м гр. /1 – 2/ Плоская стенка закалочной печи обмурована

шамотным кирпичом с теплопроводностью, зависящей от температуры линейно:

λ = 0,838 ( I + 0,0007t ) Вт/м гр Вычислить плотность теплового потока через

обмуровку, если толщина обмуровки δc = 300 мм, температура ее внутренней поверхности θ1 = 1250оС, а наружной θ 2 = 50оС.

/1 – 3/. Дымовая труба цилиндрической формы имеет два слоя: наружный из красного кирпича с теплопроводностью λ1 = 0,8 Вт/м град и внутренний из огнеупорного материала с теплопроводностью λ2 = 0,5 Вт/м град .

Определить тепловой поток с 1 погонного метра трубы, переданный посредством теплопроводности, и θ2 ,

если d1 = 600 мм, d2 = 800 мм, d3 = 1200 мм, θ1 = 450оС, а θ3

не должна превышать 50оС.

Рис.1.2.

11

www.mitht.ru/e-library

/1 – 4/. Обмуровка печи состоит из слоев шамотного		2. производительность – S0=9000 кг/ч
и красного кирпича, между которыми расположена засыпка		3. концентрация растворенного вещества
из диатомита. Толщина слоев шамотного слоя δ1 = 120 мм,		3.1. начальная ао = 8% масс
диатомитовой засыпки δ2 = 50 мм и красного кирпича δ3 =		3.2. конечная а2 = 48% масс
250 мм. Коэффициенты теплопроводности материалов		4. Температура раствора
соответственно равны λ1 = 0,93; λ2 = 0,14; λ3 = 0,07	Вт/м К.	4.1. на входе в подогреватель – t0=150C
Какой толщины следует сделать слой из красного		4.2. на входе в 1-ый корпус tн=tk1
кирпича, если отказываться от применения засыпки из		5.	Давление во 2-ом корпусе (вакуум) P2=660мм
диатомита, чтобы тепловой поток остался неизменным?			рт.ст.
/1 – 5/.Стенка сушильной камеры выполнена из слоя		6. Количество экстра-пара, отбираемого из 1-го
красного кирпича, толщиной δ1 = 250 мм и слоя			корпуса E1=800 кг/ч
строительного войлока. Температуры на внешней		7.	Давление греющего пара Pп1=4 ата
поверхности кирпичного слоя θ1 = 110оС и на внешней		8.	Температура охлаждающей воды tв’=120C.
поверхности войлока θ3 = 25оС.	кирпича
Коэффициент теплопроводности красного
λ1 = 0,7 Вт/мК и строительного войлока λ2 = 0,0465 Вт/мК.
Вычислить температуру в плоскости соприкосновения
слоев и найти толщину войлочного слоя при условии, что
тепловые потери через 1 м2 стенки камеры не должны
превышать q =110 Вт/м2.
/1 – 6/. Стальной паропровод (dвн = 100 мм, dн = 110
мм, λст = 50 Вт/мК, θ1 = 250 оС) покрыт двумя	слоями
изоляции одинаковой толщины δ = 50 мм с λиз1 = 0,06
Вт/мК и λиз2 = 0,12 Вт/мК. Определить тепловые потери с
одного погонного метра паропровода и температуру
поверхности соприкосновения слоев изоляции; сравнить их
с результатами, которые получаются при условии, что слои
изоляции поменяли местами, а температура наружной
поверхности изоляции неизменна и равна 50оС.
12			73

www.mitht.ru/e-library

Gг = Gв

0,4 *10−3

= 2,33*10

5

0,4 *10−3

= 0,025кг/ c

3600

3,6 *103

3.1.5. Объемный расход воздуха

V

= V

= G

RгТг

0,025

8314

(273 + 23)

= 0,471м3 / c

Pг

0,045 *105

г

пг

г

29

3.1.6. Теоретическая мощность на валу двигателя вакуум-насоса [4]

N

т

=

n

Р

V

[(

Pвых

* n −1) =

1,2

0,073*105 *

n −1

P

1,2 −1

к пг

n

к

1,2−1

* 0,471[( 1,03*105 ) 1,2 −1] =11,44КВт 0,073* 105

Процесс выпаривания является весьма энергоемким процессом, требующим значительного расхода греющего пара (1 кг греющего пара примерно равен 1 кг вторичного пара), поэтому для его уменьшения широко используют многокорпусные выпарные аппараты, состоящие из ряда однокорпусных аппаратов последовательно соединенных между собой. Наиболее широкое распространение получили трехкорпусные выпарные аппараты с равными поверхностями теплообмена.

Их расчет аналогичен вышеприведенному и подробно изложен в [6].

(7–1) Рассчитать двухкорпусную выпарную установку с подогревателем исходного раствора и барометрическим конденсатором смешения при следующих исходных данных:

1. выпариваемый раствор - KNO3

72

/1 – 7/. Железобетонная дымовая труба (d2 = 800 мм, d3 = 1300 мм, λ2 = 1,28 Вт/мК) покрыта с внутренней стороны слоем огнеупорной футеровки (λ1 =0,57 Вт/мК).

Определить толщину слоя футеровки и температуру наружной поверхности трубы θ3 при условии, чтобы потери тепла не превышали ql = 2326 Вт/п м, а наибольшие

температуры футеровки и бетона не превышали θ1 = 425оС

и θ2 = 200оС.

Пример. Паропровод (наружный диаметр d1 = 100мм) покрыт двумя слоями тепловой изоляции толщиной δ=25мм каждый. Внутренний слой имеет λ1 = 0,07 Вт/мК, а наружный λ2 = 0,087 Вт/мК.

Поверхность паропровода имеет температуру θ1=200оС, а внешняя поверхность изоляции θ3=40оС. Определить тепловой поток ql Вт/п м, а также температуру на поверхности соприкосновения слоев.

Решение.

ql =

π(θ1 −θ3 )

=

3,14(200 − 40)

= 110,6 Вт/п.м.

1

ln

d2

+

1

ln

d3

1

ln

150

+

1

ln

200

2λ

1

d

2λ

2

d

2

2×0,07

100

2×0,087

150

1

1

d2

1

150

о

θ2 = θ1 − ql

ln

=

200 − 110 ,6

ln

= 98,2 С

2πλ1

d1

2 × 3,14 ×0,07

100

2. Конвективный теплообмен

Под конвективным теплообменом понимается перенос теплоты от теплопередающей поверхности к рабочему телу, теплоносителю, или в обратном

13

www.mitht.ru/e-library

направлении нормально к этой поверхности. На границе поверхность – рабочее тело существует пограничный тепловой слой, в котором в основном происходит падение температуры от θ до t (или наоборот). Тонкий тепловой пограничный слой в чем-то аналогичен пристенному ламинарному (вязкому) подслою в потоке жидкости или газа и потому существенен вклад кондуктивного («молекулярного») переноса за счет вязкого трения (перенос импульса), теплопроводности (перенос теплоты), молекулярной диффузии (перенос вещества). Это означает, что количество переданной теплоты через модельный пограничный слой, пренебрегая его кривизной, можно трактовать как теплоперенос теплопроводностью через плоскую пленку (жидкую или газовую) со своей теплопроводностью λ, описываемой законом Фурье :

Q ≡	λ	∆ t F	(2.1)
	δГ
Неопределенность в значении толщины δГ не
		позволяет		прямо
		воспользоваться		этим
		соотношением.		Поэтому
		поток теплоты записывают
		в виде закона Ньютона –
		Рихмана	в	форме

	конвективной теплоотдачи :
	Q =α( t −θ )F (2.2)
Рис.2.1	где α - коэффициент
теплоотдачи,	представляющий собой поток теплоты в
	14

	hп = (λ	H	+ ∑ξ)	wв	2	= (0,014	H	+1,5 +1)	0,52	=
		d		2g			0,4		2 * 9,81

0,446 *10−3 Н + 0,032мм рт. ст. воды.

2.9.Высота барометрической трубы

Н =	B − p	k	− hп − ∆Н =	(0,981 − 0,073) *105
				103	=
	ρg
					* 9,81

= 0,446 *10−3 H + 0,032 + 0,5 → H = 9,72м

Принимаю H = 10 м

2.10. Объем барометрического ящика

Vя ≥ π4d2 H ≥ 0,785 * 0,42 *10 =1,26м3

3.Расчет вакуум-насоса.

3.1.Параметры отсасываемой паро-воздушной смеси

3.1.1.Температура

tпг = tп = tг = tв'+4 + 0,1(tв''−tв') =17 + 4 +

+0,1(37 −17) = 23 0C

3.1.2.парциальное давление водяного пара при t=23оС → Pп=2817 Па

3.1.3.парциальное давление воздуха

Pг = Pк − Pп = 0,073*105 − 0,02817 *105 = 0,045 *105 Па. 3.1.4. Массовый расход отсасываемого воздуха

71

www.mitht.ru/e-library

0,221

1.5 Температура конденсата на выходе из

	конденсатора	tв''= θ'−2,6 = 39,6 − 2,6 = 37 0C
	1.6. Расход охлаждающей воды
	Gв = W	hп − Cвt''	= 2,146	2575 − 4,19 * 37	= 69,4кг/ с
		Cв(tв''−tв')		4,19(37 −17)

3. Размеры барометрической трубы

2.1.Вязкость воды при t’’ = 37оС → µ=,687 cП [2]

2.2.Плотность воды при t’’= 37оС → ρ=103 кг/м3 [2]

2.3Скорость движения воды в трубе

принимаю wв =0,5 м/с

2.4.Диаметр трубы

d =	w + Gв	=	2,146 + 69,4	= 0,4м
	0б785 * wв * ρв		0,785 * 0,5 *103

2.5.Режим движения воды в трубе

Re = 0,5 * 0,4 *1000 = 2,9 *105

0,687 *10−8

2.6.Коэффициент гидравлического сопротивления

[4]:

λ = 0,0032 + (2,9 *105 )0,237 = 0,014 2.7. Коэффициенты местных сопротивлений

2.7.1.на входе в трубу εвх=0,5 [2]

2.7.2 на выходе из трубы εвых =1 [2] 2.8. Потерянный напор [4]

70

единицу времени через единицу поверхности при единичном температурном напоре, Вт/м2К. Сопоставляя (2.1) и (2.2) приходим к модельному соотношению,рис.2.1 :

	α ≡	λ	(2.3)
		δГ

Это соотношение не является расчетным в силу неопределенности δГ , которая является величиной, зависящей от многих факторов :

δГ =f (t, θ , λ , υ ,Cp ,w и т.п.) (2.4)

Решение задач конвективного теплопереноса может быть решено двумя путями: 1) аналитически путем совместного решения уравнения (А), уравнения Навье – Стокса, уравнения сплошности, уравнения (2,2), при соответствующих условиях однозначности;

2) на основании теории подобия и масштабных преобразований составляющих членов вышеперечисленных уравнений и получают безразмерные комплексы – критерии подобия , а величины, входящие в них, отражают зависимость δГ , (2.4).

Взаимосвязь между критериями подобия позволяет решить кардинальную задачу конвективного теплопереноса – определение коэффициента теплоотдачи α через нахождение критерия Нуссельта из эмпирических зависимостей вида :

		n		m		f		Prt	0 ,25
Nu	= C Re		Gr		Pr		(		)	(2.5)
t ,d								Prθ
			15

www.mitht.ru/e-library

где индексы t, d – показывают определяющую температуру рабочего тела и определяющий геометрический размер;

n, m, f – показатели степени у критериев – эмпирические коэффициенты, определяемые опытным

	Prt	0 ,25
путем; (		)	- комплекс, характеризующий
	Pr
	θ

направление теплового потока.

Физические свойства рабочего тела, входящие в критерии, находятся по определяющей температуре.

2.1 Конвективный теплообмен при вынужденном движении теплоносителей в трубах и каналах.

Вынужденное движение теплоносителя вызывается внешними побудителями (насосом, вентилятором и т.п.) и характеризуется в первую очередь скоростью движения w, величина которой входит в критерий Рейнольдса – Re, и он будет определять режим движения: ламинарный, переходный или турбулентный. Это в свою очередь отразится на виде зависимости (2.5) и численном значении ее эмпирических коэффициентов.

В [1,2,3] приведены расчетные уравнения для каждого конкретного случая [1] при Re > 10, l/d > 10

		d	0	,4		0	,33		Prt	0	,25
Nu	d ,t =1,4(Re		)		Pr			(		)		(2.6)
		l							Prθ
				16

XII по (7.7)

	T − tk		=		1			( 4,89* 106		)4 / 3 +	1	(	4,89*106 * 2*10−3	)
					F 4 / 3						F		17,2
									8764,6
		1				4,89*106
	+			(			10,9		)0,3 * F −0,7 .
		0,324

Решение уравнения методом итерации относительно F позволяет получить значение Fрас. = 124 м2.

Сравнение Fрас с Fор показывает на незначительное расхождение, поэтому расчет считается законченным и по [5] выбираем выпарной аппарат со следующей технической характеристикой: F = 160 м2 , H = 40 м, d = 38*2 мм.

Коэффициент запаса

ψ =

Fраб − Fрас

100% =

160 −

124

100% = 24%

F

124

рас

XIII Расход греющего пара

D

=

Q

=

4,89* 106

= 2

,25кг / с

h

− h

2719

− 548

г

п

k

XIY Узел создания вакуума 1.Рабочий режим конденсатора

1.1. Расход конденсируемого пара W = 2,146 кг/с

1.2Температура конденсируемого пара

θ'= θ − δг = 41,1 −1,5 = 39,6 0C

1.3Рабочее давление в конденсаторе

при θ’=39,6 →Pk = 0,073*105 Па			[2]
1.4 Энтальпия конденсируемого пара [2]
h	п	= 2575Кдж/ кг приP	= 0,073*105 Па
		k
		69

www.mitht.ru/e-library

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

W = S0	(1 −	a0	) = 3,125(1 −	18,8	) = 2,146кг/ c
				60
		a1

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

YII Определяем Fор [5]

Fор = Q/q = 4,89*106/40*103 122 м2

YIII По [5] подбираем F = 122 м2

d=38x2 H = 4 м.

IX

Комплекс

теплофизических

характеристик

конденсата греющего пара (3.7):

A'= 0,943 4

0,683

* 9352 * 2170 *103 *

9,81

=8764,6

0,196 *10−3 * 4

X

Комплекс

теплофизических

характеристик

кипящей воды (3.3):

BH2O = 46*(0,08)0,57 = 10,90

XI Относительный коэффициент теплоотдачи к

кипящему раствору (3.6):

ϕ =

18

(

0,295

)

0,23

(

0,981

)

0,3

= 0,324

где

36,2

0,31

3,92

a1

1 − a1

0,6

+ 0,4 = 27,6 *10−3 Кмоль

1

=

+

=

Mр-ра

MСаCl 2

Мв

111

18

кг

Мр-ра=36,2 Кг/Кмоль

68

при Re =1×104 ÷ 5×106

и Pr = 0,6 ÷ 2500

Prt

t

Nu

= 0,021 Re

0 ,8

Pr

0 ,43

(

0 ,25

)

ε

l

(2.7)

d ,t

Prθ

l

где εl = f (

,Re) .

d

d

Пример. Через трубу диаметром

= 50 мм и

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 =

50оС, а температура стенки θ = 70оС.

Решение .

= 50DC; λ = 0,648 Вт/мK;

При t

H 2

0

υ = 5,56×10-7м2/c; Prt = 3,54 [1].

При θ = 70 оС; Pr θ = 2,55.

Re = wd =

0,8 ×0,05

= 7,2×104 ;Re0,8 =(7,2×104 )0,8 = 7,7 ×103;

5,56 ×10−7

ν

0 ,43

Prt 0 ,25

3,54

0 ,25

Prt =

( 3,54 )

= 1,72;(

)

= (

)

= 1,09

2,55

т.к. l/d > 60, то ε l = 1.

Prθ

Подставляя эти значения в (2.7), получаем :

Nu = 0,021 ×7 ,7 ×103 ×1,72 ×1,09 ×1 = 303

откуда α =

Nuλ

=

303 ×0,648

= 3920

2

d

0,05

Вт/м .

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

www.mitht.ru/e-library

[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

раствора tк

p'

p1

по Бабо (

)t

=142,1

= (

)t

'=t

' = Const

ps '

k

ps ''

k

s

(p

s

')

t's

= p (

p'

) = 0,08 *105

3,92 *105

= 0,32 *105

Па

1

ps '

0,981*105

2. Температура кипения раствора по Бабо при

(ps’’)ts’=tk’ = 0,32* 105 Па

[2] tк’ = 74,8оС

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

www.mitht.ru/e-library

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

	[2.1–5] Определить
	средний	коэффициент
	теплоотдачи		α	в
	продольно-омываемом
	пучке	труб,		если
	известны		следующие
	величины:		наружный
	диаметр труб dн = 40 мм,
	средняя скорость			воды
Рис.2.3	w=0,8м/с, температура

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

www.mitht.ru/e-library

[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:

1

1

Q 4 / 3

Qδ

1 1

Q

0,33

(7.7).

F =

[

(

)

+

+

(

)

]

T − t

k

F

1 / 3

A'

λ

F

−0,7

ϕ

B

0

0H2

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

www.mitht.ru/e-library