Последовательность компоновочного расчета
Выбранная по ГОСТУ 15518-70 поверхность м2 достаточная для заданных условий.
Гидромеханический расчет
Из предыдущих разделов расчета фактические скорости движения кислоты и воды в каналах теплообменника w1 = 0,296 м/с; w2 = 0,536 м/с при Re = 374; Re = 5330.
1. Вычисляем коэффициент общего гидравлического сопротивления единицы относительной длины канала для обеих сред:
;
2. Гидравлические сопротивления пакетов пластин при этом:
кПа
кПа
3. Проверяем скорости движения кислоты и воды в штуцерах при площади проходного сечения штуцера при Dшт = 150 мм и fD = 0,0176 м2:
м/с
м/с
4. Так как скорость воды в штуцере больше допустимой (2,79>2,5 м/с), то рассчитаем местное гидравлическое сопротивление водяного штуцера, приняв ξшт = 1,5:
кПа (580 кгс/м2)
5. Общее гидравлическое сопротивление теплообменника составит:
а) для тракта движения кислоты кПа (10130 кгс/м2);
б) для тракта движения воды кПа (11380 кгс/м2).
6. Сопоставим заданные располагаемые напоры с расчетными гидравлическими сопротивлениями. При этом должно соблюдаться условие:
Для тракта движения кислоты получим .
Аналогично для тракта движения воды .
Как видим, действительные гидравлические сопротивления находятся в пределах располагаемых значений.
7. Подсчитаем мощность, необходимую на преодоление гидравлических сопротивлений при прокачивании кислоты и воды через теплообменник:
Вт = 7,26 кВт
Вт = 7,4 кВт,
где η1 и η2 – коэффициенты полезного действия насосов выбраны по каталогу-справочнику «Насосы» в соответствии с расходами сред:
насос КНЗ-8/32 η1 = 0,372
насос 6К-8б η2 = 0,74.
Пример 2.
Произвести проектный расчет пластинчатого разборного аппарата для обогрева минерального масла конденсирующимся водяным паром при следующих исходных данных:
Располагаемый расход пара |
G1 = 1,39 кг/с |
Начальная температура пара |
= 143 °С |
Температура конденсации |
°С |
Начальная температура масла |
°С |
Конечная температура масла |
°С |
Давление пара в конденсаторе |
Р1 = 300 кПа (30000 кгс/м2) |
Давление на стороне масла |
Р2 = 600 кПа (60000 кгс/м2) |
Располагаемый напор на преодоление гидравлического сопротивления по стороне масла |
кПа (10000 кгс/м2) |
Удельная теплота фазового превращения |
r = 2160000 Дж/кг |
Плотность пара |
кг/м3 |
Плотность конденсата |
кг/м3 |
Плотность масла |
кг/м3 |
Удельная теплоемкость пара |
с1 = 2090 Дж/(кг·°С) |
Удельная теплоемкость конденсата |
ск = 4187 Дж/(кг·°С) |
Удельная теплоемкость масла |
с2 = 1990 Дж/(кг·°С) |
Теплопроводность конденсата |
λк = 0,685 Вт/(м·°С) |
Теплопроводность масла |
λ2 = 0,127 Вт/(м·°С) |
Кинематическая вязкость конденсата |
νк = 0,228·10–6 м2/с |
Кинематическая вязкость масла |
ν2 = 24,4·10–6 м2/с |
Критерий Прандтля для конденсата |
Prк = 1,33 |
Критерий Прандтля для масла при средней температуре |
Pr2 = 388 |
Критерий Прандтля при температуре стенки |
Prст = 121 |
Аппарат намечено проектировать на базе пластин типа ПР-0,5М из листовой стали Х18Н10Т толщиной 1 мм с гофрами в елочку и следующими данными: | |
Поверхность теплопередачи одной пластины: |
м2 |
Эквивалентный диаметр межпластинчатого канала |
dэ = 0,0096 м |
Площадь поперечного сечения одного канала |
м2 |
Приведенная длина канала |
м |
Теплопроводность материала пластины |
λст = 15,9 Вт/(м·°С) |
Для пластин принятого типа при заданном зазоре действительны уравнения теплоотдачи: а) от конденсирующего пара к стенке (14) б) от стенки к нагреваемому маслу (5) |