НЯ теплообмінніка знаходімо з рівнянь теплового балансу
=Q1 + Q2
де Q1 - Кількість теплоти, віддану гарячим теплоносієм, Дж/с; 2 - Кількість теплоти, передана холодного теплоносію, Дж/с.
Теплове НАВАНТАЖЕННЯ з урахуванням теплових витрат, Дж/с або Вт
=x · Gр · Cр · (tкр - tпр)
де х - коефіцієнт, что враховує Втрати теплоти в Навколишнє середовище; (х=1,02..1,05); Gр - витрати цукрового Розчин, кг/с; Ср - теплоємність цукрового Розчин, Дж/(кг · К)
х=1,03=1,03 · 5 · 3597,2 · (42 - 21)=389037.18 Вт
Отже, если знехтуваті витратами в Навколишнє середовище, то можна найти витрати гарячого теплоносія, в нашому випадка гарячої води, Gв з Рівняння теплового балансу
в=
в=кг/с
. Розраховуємо Внутрішній діаметр теплообмінніка
де?- Густина цукрового Розчин, что нагрівається, кг/м3,
?- ШВИДКІСТЬ цукрового Розчин, что рухається, м/с
м
За стандартом пріймаємо d=76? 4 м
. Візначаємо Зовнішній діаметр теплообмінніка
,
де? в - Густина води, кг/м3.
в=d - 2 ·? ст,
де? ст - товщина стінкі теплообмінніка,? ст=4мм=0,004 мв=0,076 - 2 · 0,004=0,068 м
За стандартом пріймаємо dв=68? 4 м
м
За стандартом пріймаємо D=108? 4м.
. Розраховуємо крітерій Рейнольда
де?- Коефіцієнт дінамічної вязкості, Па с.
Для цукрового Розчин:
Для води:
екв=D-d=0,100-0,076=0,024м
. Розраховуємо крітерій Нуссельта
(Re gt; 10000 - турбулентному режимі)
Пріймемо, тоді:
Крітерій Nu для цукрового Розчин:
Крітерій Nu для води:
. За знайденою величиною візначаємо КОЕФІЦІЄНТИ тепловіддачі
? 1,? 2 - КОЕФІЦІЄНТИ тепловіддачі відповідно для гарячого и холодного носія, Вт/(м2 · К)
Для води:
Вт/(м2 К)
Для цукрового Розчин:
Вт/(м2 К)
9. Візначаємо загальний коефіцієнт теплопередачі К0
Матеріал пріймаємо нержавіючу сталь, теплопровідність якої 17,5 Вт/(м · К)
Вт/(м2 К)
Коефіцієнт использование поверхні нагріву?=0,8
К=К0 ·? =1477,10 · 0,8=1181,68Вт/(м2 К)
. Візначаємо площу поверхні теплообмінніка за формулою
м2
.2 конструктивних розрахунок
. Візначаємо Загальну Довжину труби:
м
. Кількість елементів теплообмінніка
де l1 - довжина труби, яка лежить в межах 3 ... 6 м.
шт
. Діаметр патрубків для входу и виходе продукту, Який нагрівається
м
Отримання діаметр округлюємо за стандартом до 0,07 м.
. Діаметр патрубків для входу и виходе води
м
У звязку з тім, что розраховане нами значення не Підходить нам з конструктивних міркувань, пріймемо діаметр патрубків для входу и виходе води за стандартом рівнім=0,08м.
.3 гідравлічний розрахунок
. Потужність, потрібну для переміщування цукрового Розчин, Вт, визначаються помощью Рівняння:
де?- ККДнасоса, (?=0,4 ... 0,8). Пріймаємо рівнім 0,6.
гідравлічний Опір апарата складається з опору тертим и місцевіх опорів. Отже, повний гідравлічний Опір візначається за формулою:
де?- Коефіцієнт гідравлічного тертим для ізотермічного турбулентного руху в гладеньких трубах.
(Re=4000 ... 100000)
l=
l=
?? =5 + 2,5 (n - 1)
?? =5 + 2,5 (11-1)=30
Па
Вт=0,4926 кВт
. Потужність, потрібну для переміщування води через апарат, Вт, визначаються помощью Рівняння:
де?- ККД насоса, (?=0,4 ... 0,8). Пріймаємо рівнім 0,6.
гідравлічний Опір апарата складається з опору тертим и місцевіх опорів. Отже, повний гідравлічний Опір візначається за формулою:
l=
l=
?? =45
де?- Коефіцієнт гідравлічного тертим для ізотермічного турбулентного руху в гладеньких трубах
Па
Вт=0,3789кВт
.4 Техніко-економічний розрахунок
Техніко-економічний розрахунок дозволяє найти оптімальні умови праці ціх апаратів з врахування капітальніх витрат, амортізації обладнання и експлуатаційних витрат.
Оптимальна ШВИДКІСТЬ руху Рідини відповідає мінімуму Функції:
До? =КА + КЕ
де К?- Сумарні витрати, грн/рік,
КА - Амортизаційні витрати, грн/рік,
КЕ - експлуатаційні витрати, грн/рік.
. Амортизацій...
