3Технологический расчет

3.1 Определение средней разности температур и выбор нормализованного аппарата

Рассчитаем большую и меньшую разности температур:

^оС

^оС

^оС

3.3 Свойства сырья: Свойства теплоносителя:

Параметры сыря	Значения
плотность	1242,627 кг/м^3
Уд.теплоемкость	1007,562 Дж/(кг*К)
Коэф.дин. вязкости	0,01037*10^-3 мПа*с
Коэф.теплопров.	0,161 Вт/(м*К)

Св-во	Размерность	Теплоноситель
tср	^0С	14,16
ρ	Кг/м^3	998,268
с	Дж/(кг*К)	4181,9
µ	Па*с	0,001
λ	Вт/(м*К)	0,59

3.4 Определение тепловой нагрузки, расход теплоносителя.

3.5 Расчет ориентировочной поверхности теплообмена, выбор типа и конструкции теплообменника.

Тепловая нагрузка теплообменника определяется как:

Охлаждение ведем водой.

кг/с =0,15*3600=540 кг/ч

Принимаем ориентировочно коэффициент теплопередачи К_ор=800 Вт/(м²*К) [1, с.172]. Тогда ориентировочная требуемая поверхность теплопередачи составит:

Теперь по значением ориентировочной поверхности F_ор=0,6 м² ,по приложению 12 выбираем нормализованный аппарат со следующими характеристиками: Принимаем по ГОСТ 15120-79 теплообменник с близкой поверхностью теплообмена:

Поверхность теплообмена	1 м^2
Размер трубы	20*2 мм
Диаметр кожуха	159 мм
Длина труб	1 м
Площадь трубного пространства	0,004 м^2
Вырез перегородки	0,04 м^2
Число труб в одном ходу	19
Чи Число ходов	1

3.6 Определение коэффициента теплоотдачи α2 для охлаждаемого сырья (трубное пространство)

Определим объемный расход сырья по уравнению:

м³/с,

Определим среднюю скорость сырья в трубах пучка:

м/с

Значение критерия Рейнольдса для трубного пространства определим по уравнению:

Режим движения – переходный.

Определим значение критерия Прандтля по уравнению:

Для определения критерия Нуссельта при переходном движении воспользуемся уравнением:

В целях упрощения расчетов согласно [1, с.152] для охлаждающегося потока μ/μ_ст можно считать равным 1. Тогда:

Тогда значение коэффициента теплоотдачи α₂ составит:

Вт/(м²*К)

Определение коэффициента теплоотдачи α₁ для холодной воды(межтрубное пространство).

Объемный расход холодной воды и ее скорость в межтрубном пространстве в соответствии с формулой:

м³/с,

м/с

Определим по формуле значения критерия Рейнольдса для воды в межтрубном пространстве:

Определим значение критерия Нуссельта.

Значение критерия Прандтля для воды ⁰С Pr = 7,08

Тогда значение коэффициента теплоотдачи α₁ от холодной воды к стенкам труб трубного пучка согласно уравнению будет равно :

Вт/(м²*К)

Определение коэффициента теплопередачи.

Примем, что аппарат изготовлен из обычной углеродистой стали, имеющей коэффициент теплопроводности λ_ст=46,5 Вт/(м*К) [1, с.529].

Учтем появление в результате эксплуатации аппарата загрязнений как со стороны воды r_заг1=1/800 Вт/(м²*К), так и со стороны нагреваемого сырья r_заг2=1/5800 Вт/(м²*К) [2, табл.3]

Вт/(м²*К)

Определение расчетной площади F_р поверхности теплопередачи и запаса площади

Расчетную поверхность теплопередачи определим по формуле:

0,86м²

Тогда запас поверхности составит:

,

что соответствует нормам технологического проектирования.

4 Определение диаметра штуцеров.

Штуцер для ввода холодного теплоносителя:

w_доп=2,5 м/с

м

Принимаем штуцер диаметром D_y=80 мм и длиной вылета l_ш=110 мм

d_A=d_B=80 мм

Штуцера для ввода(В) и вывода(Г) сырья будут иметь одинаковые диаметры.

Принимаем скорость потока в них 3 м/с.

Тогда: м.

Принимаем штуцер диаметром D_y=20 мм и длиной вылета l_ш=80 мм

Уточним значение скорости:

м/с

4.2 Определение гидравлического сопротивления трубного пространства

Примем, что трубы имеют незначительную коррозию со средней шероховатостью стенок е=0,2 мм [1, с. 519]. Коэффициент трения λ_тр рассчитаем по уравнению:

Гидравлическое сопротивление трубного пространства находим по уравнению:

Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства находим по уравнению:

Заключение

В ходе работы был спроектирован теплообменник для охлаждения сероуглерода посредством выполнения технологического, гидравлического и механического расчета. В результате был выбран вертикальный кожухотрубчатый теплообменник с поверхностью теплопередачи 1 м2, диаметром кожуха 159 мм, общим числом труб 19 шт и длиной труб 1 м.