Теплообменник.
Параметры теплообменника, свойства жидкостей следующие:
Расход нагреваемой жидкости: G1 = 16000 кг/ч.
Начальная температура нагреваемой жидкости: t1' – 20 0С.
Конечная температура нагреваемой жидкости: t1''– 80 0С.
Удельная теплоемкость раствора: сp1 – 4000 Дж/(кг·0С).
Расход жидкости-агента: G2 – 33000 кг/ч.
Температура подачи жидкости-агента в теплообменник: t2' – 115 0С.
Коэффициент теплоотдачи для раствора, движущегося по трубкам: a1 = 510 Вт(м2·0С).
Коэффициент теплоотдачи для конденсата, движущегося в межтрубном пространстве: a2 = 2100 Вт(м2·0С).
Требуется: определить длину теплообменника для нагревания G1 раствора от температуры t1' до t1''. Для нагревания используется G2 парового конденсата при температуре t2'. Теплообменник имеет 109 труб диаметром 25x2 мм. В межтрубном пространстве установлены перегородки. Коэффициенты теплоотдачи: для раствора, движущегося по трубкам a1, для конденсата, движущегося в межтрубном пространстве, a2.
Решение
Количество теплоты, передаваемой в единицу времени:
Q=G1cp1(t1"-t1') (3,1)
Конечную температуру греющего агента определяют из уравнения:
Q=G2cp2(t2"-t2') (3,2)
Средний температурный напор при прямотоке или противотоке определим как логарифмический:
Δtcp=Δt0-Δts2,3*lgΔt0Δts
(3,3)
где Δt0 и Δts – разности температур жидкостей на обоих концах теплообменника.
При прямотоке Δt0=t2'-t1', Δts=t2"-t1", при противотоке Δt0=t2"-t1', Δt0=t2'-t1".
Если конечная температура греющего агента меньше конечной температуры нагреваемой жидкости, то должен быть предусмотрен противоток, иначе – используют прямоток.
Длина теплообменника:
l=1a1r1+δотлλотлrср-отл+δтрλстrср-ст+1a2r22πnΔtcp
(3,4)
где r1– внутренний радиус трубы;
r2– наружный радиус трубы;
rср-отл и rср-ст – средние радиусы отложений и стенки трубы;
δтр – толщина стенки трубы;
λст = 45 Вт/(м·0С) – теплопроводность стенки труб;
δотл = 0,4 мм – толщина слоя отложений на стенках труб;
λотл = 1,5 Вт/(м·0С) – теплопроводность отложений на стенках труб.
Количество теплоты, передаваемой в единицу времени:
Q=G1cp1t1"-t1'=160003600∙400080-20=1,06 МВт
Конечная температура греющего агента:
t2"=t2'-QG23600∙cp2=115-1,06∙106330003600∙4200=87 ℃
Так как конечная температура греющего агента больше конечной температуры нагреваемой жидкости, должен быть использован прямоток
Изменение температуры:
t1'=20 t1"=80
t2"=87 t2'=115
447040-2540
Средний температурный напор:
Δtcp=Δt0-Δts2,3*lgΔt0Δts=115-20-(87-80)2,3∙lg115-2087-80=33,8℃
Длина теплообменника:
l=1a1r1+δотлλотлrср-отл+δтрλстrср-ст+1a2r22πnΔtcp=1,06∙1061510∙0,0101+0,00041,5∙0,0115+12100∙0,1252∙3,14∙109∙33,8=10,13 м
Заказать работу
на новый заказ в Автор24.
