WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Проект змієвикового теплообмінника для охолодження цукрового розчину продуктивністю 1800 кг/год (пояснювальна записка) - Реферат

Проект змієвикового теплообмінника для охолодження цукрового розчину продуктивністю 1800 кг/год (пояснювальна записка) - Реферат

Re1= =7210

Оскільки 2320

Nu =0,008*Re*Pr*(); (3.1.12.)

Поправка, що враховує напрямок теплового потоку () мало відрізняється від одиниці. Тому вважаємо , що () =1

Nu 1= 0,008*7210*23,6*1 = 0,008*2965,8*3,89 = 92,3

За знайденою величиною Nu 1:

= ; (3.1.13.)

де d - визначальний геометричний розмір – внутрішній діаметр трубки, м;

d =30мм = 0,03 м.

- коефіцієнт теплопровідності;

= 0,414 Вт/(м*К)

= = 1273,7Вт/(м*К)

Обчислимо значення коефіцієнта тепловіддачі за формулою:

Re = ;

Параметри води при температурі 0,5*(19+41) = 30˚С

= 804*10-6 Па*с; динамічна в'язкість води; [2, ст..59]

= 996 кг/м3; густина води.

Pr = 5,42

- коефіцієнт теплопровідності води; =0,618Вт/(м*К)

- швидкість руху води, приймаємо 1 м/с.

d – еквівалентний діаметр

Re = =37164

критерій Nu знайдемо з формули:

Nu = 0,021Re0,8 *Pr0,43()0,25

Nu = 0,021*371640,8*5,420,43*1 =0,021*4529,9*2,08 = 197,9

= =4076,74 Вт/(м*К)

Визначимо коефіцієнт теплопередачі:

К = =941Вт/(м*К)

Площу поверхні нагрівання теплообмінника визначаємо за формулою:

F = ; (3.1.14.)

F = =14,37м

3.2. Конструктивний розрахунок

Приймаючи діаметр витка змійовика d з і відстань між витками по вертикалі h, знаходимо довжину одного витка змійовика як гвинтової лінії по формулі:

(3.2.1)

Значенням h можна знехтувати, оскільки звичайно його приймають рівним 1,5-2 діаметрам труби змійовика.

d з = 1,2м

= 2,6м

загальна довжина змійовика

(3.2.2.)

= 152,5 м

Число витків змійовика

(3.2.3)

= 58,6 = 59

Загальна висота

(3.2.4)

2,93 м = 3м

Внутрішній діаметр D корпуса теплообмінника, в який поглинається змійовик, приймаємо в межах:

= 1,2+3,5*0,033 = 1,31 = 1,4м

Діаметр патрубків визначаємо за рівнянням об'ємних витрат, м/с:

V = = ; (3.2.5.)

звідки d = 1,13*; м (3.2.6)

За формулою 3.2.6 визначаємо розміри патрубків для робочих середовищ, при їх параметрах, вказаних в таблиці 3.2.1.

Таблиця 3.2.1.

Середовище

w, м/с

, кг/м

G, кг/с

Цукровий розчин

0,6

1137,7

0,5

Охолодна вода

1,0

996

0,48

Діаметр патрубка для входу цукрового розчину в апарат:

d = 1,13* = 0,03м

приймаємо d = 0,032 м

Діаметр патрубка для входу охолодної води:

d = 1,13* = 0,024 м

приймаємо d = 0,032 м

Діаметр патрубку для виходу розчину і води приймаємо такий самий як і для входу.

3.3. Гідравлічний розрахунок

Розрахунок проводять для визначення потужності насосів та встановлення оптимального режиму роботи апарату. Потужність, необхідну для переміщення теплоносія через апарат, Вт, визначимо з формули:

N = ; (3.3.1.)

де V -об'ємні витрати рідини, м/с;

ΔP – перепад тисків в апараті, Па;

- к.к.д. насосу.

Гідравлічний опір апарату складається з опору тертя ΔP і місцевих опорів ΔP. Отже, повний гідравлічний опір:

; (3.3.2.)

де - коефіцієнт гідравлічного тертя;

L – загальна довжина труби, м;

d – діаметр труби, м;

- коефіцієнт місцевого опору;

w – швидкість руху теплоносія, м/с;

- густина теплоносія, кг/м.

При турбулентному русі в гідравлічно гладких трубах (Re = 4*10...10):

= ; (3.3.4.)

= = 0,023

Обчислюємо суму коефіцієнтів місцевих опорів в апараті (наближено):

= 1,5*(n-1) =1,5*(59-1) = 87

Тоді ΔP = (0,023* =41760,1 Па;

Потужність приводу насосу цукрового розчину складе :

N = =22,9Вт;

3.4. Розрахунок теплової ізоляції

Теплова ізоляція – один із основних факторів, які зменшують втрати теплоти і зберігають паливо.

Товщина ізоляції повинна бути такою, щоб температура на Ії поверхні була не більшою за 50 ˚С.

tр = 45˚C

tр =21˚C

Середня температура рідини, яку охолоджують:

t =0,5*( t΄с + ) = 0,5*(45+21) = 33˚С

В зв'язку з тим, що середня температура розчину 33˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.

Товщина ізоляції:

; (3.4.1.)

де - теплопровідність ізоляційного матеріалу, Вт/(м*К);

t, t, t - температура відповідно в апараті, на поверхні ізоляції та повітря, що оточує апарат, ˚С;

- сумарний коефіцієнт тепловіддачі від стінки до повітря, Вт/(м*К);

); (3.4.2.)

В зв'язку з тим, що середня температура розчину 25,5˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.

3.5.Технікo- економічний розрахунок

Техніко-економічний розрахунок теплообмінників дозволяє знайти оптимальні умови роботи апарату з урахуванням капітальних витрат, амортизації обладнання і експлуатаційних витрат.

На інтенсивність теплообміну впливає в першу чергу швидкість руху рідини в теплообміннику. З Ії зростанням підвищується коефіцієнт теплопередачі, зменшуються поверхня теплообміну і капітальні витрати на виготовлення апарату, віднесені до одного року роботи апарату (амортизаційні витрати). Разом з тим збільшення швидкості руху рідини призводить до підвищення гідравлічних опорів і витрат енергії на їх подолання. Внаслідок цього зростає вартість електроенергії, спожитої за рік електродвигуном, який приводить в дію насос для прокачування рідини через теплообмінник, а відповідно, і експлуатаційні витрати.

Оптимальна швидкість руху рідини повинна відповідати мінімуму функції:

К = К + К; (3.5.1.)

де К, К, К - відповідно сумарні, амортизаційні і експлуатаційні витрати, грн./ рік .

Амортизаційні витрати:

К = F*c*a; (3.5.2.)

де F – поверхня теплообміну, м;

с- вартість 1 м поверхні теплообміну апарату, грн./м;

Приймаємо с = 500 грн./м.

а – річна частка амортизаційних відрахувань, % ;

а = ; (3.5.3.)

Р – роки експлуатації;

а = = 0,1

Ка = 14,37*500*0,1=718,5 грн./ рік

Експлуатаційні витрати:

К = N*c* ; (3.5.4.)

де N – потужність електродвигуна насосу, кВт;

с - вартість 1 кВт* год. електроенергії, грн. / кВт* год.;

с = 0,50 грн. / кВт* год.

- кількість годин роботи теплообмінника на рік (24 години, 320 діб);

= 24*320 = 7680 год.

Ке = 0,0229*0,50*7680 = 87,94грн./ рік

Тоді сума витрат складе:

К = 718,5+87,94= 806,44грн./ рік

Сумарні витрати на амортизацію і експлуатацію складають 806,44грн./рік.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

  1. В.Н.Стабников, В.И. Баранцев. „Процессы и аппараты пищевых производств", Москва, „Легкая и пищевая прмышленность",1983г.

  2. Процеси і апарати харчових виробництв. Методичні вказівки до вивчення дисципліни та виконання контрольних робіт для студентів технологічних спеціальностей заочної форми навчання, Київ, НУХТ,2002.

  3. К.Ф.Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков . Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, " Химия" , Ленинградское отделение, 1976г.

  4. О.Г. Лунин " Теплообменные аппараты пищевой промышленности",

Москва, "Пищевая промышленность", 1967.

  1. В.И. Баранцев "Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств", Москва, Агропроимиздат, 1985

  2. Процеси і апарати харчових виробництв. методичні вказівки для виконання курсового проекту для студентів технологічних спеціальностей напряму 0917 " Харчова технологія і інженерія" денної та заочної форм навчання , Київ, НУХТ,2003

Loading...

 
 

Цікаве