Логотип Автор24реферат
Задать вопрос
%
уникальность
не проверялась
Решение задач на тему:

Определить площадь поверхности одноходового теплообменника, количество труб и их длину для нагревания 10 %-го этилового спирта при массовом расходе 9 т/ч от 20 до 45оС водой

уникальность
не проверялась
Аа
3954 символов
Категория
Процессы и аппараты
Решение задач
Определить площадь поверхности одноходового теплообменника, количество труб и их длину для нагревания 10 %-го этилового спирта при массовом расходе 9 т/ч от 20 до 45оС водой .pdf

Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥

Условие

Определить площадь поверхности одноходового теплообменника, количество труб и их длину для нагревания 10 %-го этилового спирта при массовом расходе 9 т/ч от 20 до 45оС водой, протекающей в межтрубном пространстве, которая охлаждается от 80 до 45оС. Скорость движения спирта в трубах 0,5 м/с. Диаметр труб 25×2,5 мм. Коэффициент теплоотдачи от воды к стенкам труб α1 = 800 Вт/(м2·К); термическое тепловое сопротивление загрязнений стенок с обеих сторон rзагр = 0,00067 (м2·К)/Вт; средняя температура поверхности стенки со стороны спирта 43оС. Справочные данные для решения: плотность спирта при его средней температуре ρ = 980 кг/м3; теплоемкость спирта при его средней температуре c = 3078 Дж/(кг·К); динамическая вязкость спирта при его средней температуре μ = 2,1·10-3Па·с; коэффициент теплопроводности спирта при его средней температуре λ = 0,52 Вт/(м·К); коэффициент теплопроводности материала стенки труб (стали) λ = 46,5 Вт/(м·К).

Нужно полное решение этой работы?

Решение

Потяни, чтобы посмотреть
Определяем количество теплоты, которое необходимо подвести при для нагревания спирта:
Q=Gсп∙с∙tк.сп-tн.сп,
где Gсп-массовый расход спирта, кг/с; Gсп=9 т/ч=2,5 кг/с;
с- теплоемкость спирта при его средней температуре, Дж/(кг·К); c = 3078 Дж/(кг·К);
tн.сп, tк.сп-начальная и конечная температуры спирта, 0С; соответственно 20 и 450С.
Q=2,5∙3078∙45-20=192375Джс=192375 Вт
Определяем расход воды, необходимый для нагревания спирта:
Gв=Qсв∙tн.в-tк.в,
где св- теплоемкость воды при ее средней температуре, Дж/(кг·К); c=4183 Дж/(кг·К) при температуре 630С;
tн.в, tк.в-начальная и конечная температуры воды, 0С; соответственно 80 и 450С.
Gв=1923754183∙80-45=1,31 кг/с
Составляем температурную схему процесса нагревания спирта водой при противоточном движении теплоносителей и определяем среднюю температуру процесса:
Теплоноситель 1 (спирт): 20450С
Теплоноситель 2 (вода): 45800С
∆tб=350С; ∆tм=250С
∆tб∆tм=3525=1,4<2;
∆tср=∆tб+∆tм2=35+252=300С
Определяем режим течения спирта в трубном пространстве по значению критерия Рейнольдса:
Re=w∙d∙ρμ,
где w -скорость движения спирта в трубах теплообменника, м/с; w=0,5 м/с;
d-внутренний диаметр труб, м; d=21 мм=0,021 м;
ρ-плотность спирта при его средней температуре, кг/м3; ρ = 980 кг/м3;
μ - динамическая вязкость спирта при его средней температуре, Пас; μ= 2,1·10-3Па·с.
Re=0,5∙0,021∙9802,1∙10-3=4900
Следовательно, режим течения спирта в трубах теплообменника – переходной.
Рассчитываем критерий Нуссельта для процесса нагревания спирта по формуле (горизонтальное расположение труб, переходной режим течения, Re3500):
Nu=0,022∙Re0,8∙Pr0,4∙μμст,
где -критерий Прандтля:
Pr=с∙μ=3078∙2,1∙10-30,52=12,43
При температуре стенки 430С динамическая вязкость спирта составляет μст=1,0910-3 Пас.
Nu=0,022∙49000,8∙12,430,4∙2,1∙10-31,09∙10-3=104
Коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке:
αсп=Nu∙d=104∙0,520,021=2575,24
Рассчитываем коэффициент теплопередачи в теплообменнике:
К=11αсп+δλст+rзагр+1αв ,
где αв-коэффициент теплоотдачи от воды к стенке труб, Вт/(м2·К); αв=800 Вт/(м2·К);
δ-толщина стенки трубы, м; δ=2мм=0,002 м;
λст-коэффициент теплопроводности материала труб, Вт/(м·К); λст=46,5 Вт/(м·К);
rзагр- термическое тепловое сопротивление загрязнений стенок с обеих сторон, rзагр = 0,00067 (м2·К)/Вт.
К=112575,24+0,00246,5+0,00067+1800 =425,29Втм2∙К
Площадь поверхности теплообмена аппарата:
F=QK∙∆tcp=192375425,29∙30=15,08 м2
Число труб теплообменника:
n=Gcn0,785∙d2∙w∙ρ=2,50,785∙0,0212∙0,5∙980=14,7 шт=15 шт.
Средний диаметр труб составляет 0,023 м (0,025 м – наружный диаметр, 0,021 м – внутренний диаметр).
Длина труб:
l=Fn∙π∙dcp=15,0815∙3,14∙0,023=13,92 м
Согласно ГОСТ 15122-79, длина трубчатки для теплообменников составляет 2,3, 4 и 6 м.
На основании выполненных расчетов принимаем к установке одноходовой теплообменный аппарат со следующими техническими характеристиками:
площадь поверхности теплообмена – 19,5 м2;
диаметр кожуха – 325 мм;
число ходов – один;
число труб – 62 шт.;
длина труб – 4 м.
50% задачи недоступно для прочтения
Переходи в Кампус, регистрируйся и получай полное решение
Получить задачу
Больше решений задач по процессам и аппаратам:
Все Решенные задачи по процессам и аппаратам
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты