Основные размеры канала спирального теплообменника и скорости движения теплоносителей.

Площадь поперечного сечения канала спирального теплообменника определяем по параметрам движения охлаждающей воды.

Принимаем скорость движения воды . Тогда ориентировочная площадь поперечного сечения канала



где - плотность воды

Примечание: при значении массового расхода воды, превышающем 10000кг/час, принимать скорость движения воды по зависимости



а затем определять площадь поперечного сечения канала.

Принимая высоту канала равной , получим ширину спирали



С учетом конструктивных особенностей организации уплотнения каналов с торцов, принимаем ширину канала равной

.

Тогда, скорость охлаждающей воды равна



Для бензола принимаем такое же сечение канала

Скорость движения бензола в каналах теплообменника



Здесь плотность жидкого бензола на линии насыщения.

Определяем коэффициент теплопередачи и гидравлический диаметр каналов для движения воды и бензола



Здесь и – площадь поперечного сечения канала и его периметр соответственно.

Коэффициент теплоотдачи конденсирующегося бензола

Определяют по зависимости:



где - гидравлический диаметр канала;

- температурный напор от конденсирующихся паров

---

бензола к стенке канала со стороны бензола;

- коэффициент, зависящий от физических свойств конденсирующегося бензола и от скрытой теплоты его парообразования. Зависимость для определения коэффициента приведена далее.

Дальнейший расчёт проводим последовательными приближениями, задаваясь в каждом новом приближении температурой стенки канала со стороны бензола. Каждое приближение заканчиваем сравнением заданного и полученного значений температуры стенки канала со стороны бензола.

Приближение №1.

Принимаем температуру стенки канала со стороны бензола равной

Тогда, - температурный напор от конденсирующихся паров бензола к стенке канала, а средняя температура плёнки конденсирующегося бензола равна


В соответствии с

, где - коэффициент, зависящий от физических параметров конденсата бензола (от температуры его насыщенных паров).

В нашем случае . В курсовой работе допускается принимать это значение для всех вариантов заданий.

Тогда,



Для определения коэффициента теплоотдачи к воде определим её режим течения.

Число Рейнольдса



В этой зависимости

μ = 0,854сП=0,854*1,02*10^-4 = 87,108*10^-6кг*с/м² - динамический коэффициент вязкости воды при её средней температуре .

Таким образом, режим течения турбулентный.

Для турбулентного режима течения воды коэффициент теплоотдачи определим по зависимости.

---

где (таблица №2, Приложение).



Термические сопротивления загрязнений канала приведены в задании. Термическое сопротивление загрязнения со стороны бензола равно - , а со стороны воды - .

Определим термическое сопротивление стальной спирали, принимая её толщину равной , а коэффициент теплопередачи стали равным



Тогда, коэффициент теплопередачи спирального теплообменника равен







Необходимая площадь поверхности нагрева спирального теплообменника



Определим температуру стенки канала в первом приближении



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 = 62,9⁰C

Тогда, температурный напор на плёнке бензола равен

∆t_б = t_к – t_ст1 = 80,1 – 62,9 = 17,2⁰C,

а средняя температура конденсирующегося бензола равна

t_п = (t_к + t_ст1)/2 = (80,1+62,9)/2 = 71,5⁰C

, где - коэффициент, зависящий от физических параметров конденсата бензола (от температуры его насыщенных паров). Принимаем

---

Тогда,



Коэффициент теплоотдачи к воде был определён в приближении №1

α_в = 2510 Вт/м^2КК

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

Тогда, коэффициент теплопередачи спирального теплообменника равен







Необходимая площадь поверхности нагрева спирального теплообменника



Определяем температуру стенки канала во втором приближении



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

Определим размеры проектируемого теплообменника расчетом. Минимальная поверхность серийных спиральных теплообменников составляет 15м². Поэтому, определяем размеры проектируемого теплообменника расчетом.
2 . 3. Геометрический и компоновочный расчет матрицы спирального теплообменника.


Рис.4. Расчетная схема спирали теплообменника

Определим количество витков и диаметры спирали.

Из (рис.4.) видно, что количество витков наружной спирали на 0,5 витка больше, чем количество витков внутренней спирали, т.е.



где:

- количество витков внутренней спирали;

- количество витков наружной спирали.
Длина внутренней спирали

,

где:

---

- длина внутренней спирали;

- наружный диаметр внутренней спирали;

- наружный диаметр наружной спирали;

- средний диаметр внутренней спирали;

t = в + δ = 10 +2 = 12мм - шаг спирали;

- толщина спирали;

- внутренний диаметр наружной и внутренней спиралей (внутренний диаметр матрицы теплообменника).

Длина наружной спирали



Определим количество витков внутренней спирали - .

Общее количество витков обоих спиралей



Откуда,



Уравнение поверхности нагрева матрицы





Здесь:

- площадь поверхности нагрева (охлаждения) матрицы теплообменника;

- ширина каналов и длина спиралей матрицы.

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










Подставим в это соотношение полученную ранее зависимость для количества витков внутренней спирали - n₁ =

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа По курсу История хореографического искусства.docx

• Жк тасымалдау дегеніміз.docx

• 9, 11ші сыныпоушыларынорытындыаттестаттауадайындаужмысыныжоспарынбекітутуралы Білім туралы.docx

• Этикет приветствий в русском и иностранных языках.docx

• Радченко Павел Александрович.docx