Методика расчета

1 Определение расхода охлаждающей жидкости

Взаимное направление движения потоков в теплообменнике во всех вариантах задания принять противоточным.

Расход охлаждающей жидкости (кг/с) определить из уравнения теплового баланса: G_рC_р (t_р^K-t_р^H)=G₁C₁ (t_п^H- _п^K)

откуда G_р=, кг/с (1)

где С_ри С_п— теплоемкости продукта и рассола, соответственно (см. табл. 2,3), Дж/(кгК).

Теплоемкости жидкостей принимаем по средней температуре. Недостающие значения определяем интерполяцией.

Средние температуры (С) жидкостей определяем по формулам:

- для продукта t_п^ср=,С (2)

- для рассола t_р^ср=,С (2¹)

Температурой охлаждающей жидкости t_р^Kна выходе из холодильниказадаемся!Следует иметь в виду, что с повышениемt_р^Kуменьшается расход рассола; однако уменьшается и средняя разность температур. Температуруt_р^K принимаем выше начальной температурыt_р^Hна 9– 16С

Температурой нагревающей жидкости t_в^Kна выходе из ТАзадаемся!

Температуру t_в^K принимаем выше начальной температурыt_п^кна 9– 16С

2. Определение средней разности температур.

Средняя разность температур (С) в общем случае определяется как среднелогарифмическое из крайних значений разностей температур;

t_cp=,С (3)

Для определения средней разности температур между средами по выбранной схеме движения теплоносителей необходимо построить график изменения температур сред вдоль поверхности и вычислить большую t_би меньшуюt_Mразности температур:

t_б =t_п^H-t_р^K,С (4)

t_M =t_п^K-t_р^H,С (5)

где Δt_б, Δt_м- большая и меньшая разность температур между горячим и холодным теплоносителем на концах теплообменника.

Причем если Δt_б/Δt_м≤2, то Δt_ср.=(Δt_б+Δt_м)/2 (6)

3. Определение диаметров труб теплообменника

Предполагается два варианта движения жидкостей:

1. Рассол (вода) движется по внутренней трубе, а продукт в межтрубном пространстве.

2. Продукт движется по внутренней трубе, а рассол (вода) в межтрубном пространстве

S₂ S₁

Из уравнения расхода для жидкости перемещающейся в трубном пространстве (сечение S₁определить внутренний диаметр (d_B, м) меньшей трубы.

d_B=1,13, м илиd_B=1,13, м (7)

Из уравнения расхода жидкости перемещаемой в кольцевом сечении (S₂) определить внутренний диаметр большой трубы, м:

D_B=, м илиD_B=, м (8)

где ₁,₂— соответственно скорости движения жидкостей в межтрубном и трубном пространствах, принимаемые в пределах (0,7 — 2 м/с);

_п,_р— соответственно плотности (кг/м³) продукта и рассола (воды), принимаемые по таблицам(2,3).

Окончательно принимаем (из таблицы 4 ) по ГОСТ 9930-78 диаметры труб d_н иD_н, ближайшие к рассчитанному.Рекомендуется применять кожуховые трубы с наружным диаметром D_н - 57, 76, 89, 108, 133, 159, 219 мм.

4. Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи (К, Вт/(м²•К) определяется с учетом термического сопротивления загрязнения со стороны охлаждающей жидкости:

К = (1/₁+1/₂+R_CT)^-1,Вт/ (м²•К) (9)

где _1, ₂- соответственно коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке трубы и от стенки к нагреваемой жидкости, Вт/ (м²ч);

- R_CT- термическое сопротивление стенки трубы м²/( Вт •К);

R_CT=_СТ/_СТ+_ЗАГ/ _ЗАГ, (м² •К)/Вт.;

где _СТ,_ЗАГ— толщина металлической стенки трубы и загрязнения, м; (_ЗАГпринять 0.5— 1 мм);

_СТ - коэффициент теплопроводности стенки трубы, Вт/(м•К);

Величину термического сопротивления загрязнения _ЗАГ/ _ЗАГдля холодильных рассолов, из которых откладывается загрязнение на поверхности теплообмена принять равной 0,0002 (м² •К)/Вт.