Расчет теплообменного аппарата «Труба в трубе»

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

Определение расхода агента

Взаимное направление движения потоков в теплообменнике во всех вариантах задания принять противоточным.

Расход охлаждающей или нагревающей жидкости (кг/с) определить из уравнения теплового баланса: G_рC_р (t_р^K-t_р^H)=G₁C₁ (t_п^H- _п^K)

откуда G_р = , кг/с (1)

где С_р и С_п — теплоемкости продукта и агента, соответственно (см. табл. 2,3), Дж/(кг °К).

Теплоемкости жидкостей принимаем по средней температуре. Недостающие значения определяем интерполяцией.

Средние температуры (С) жидкостей определяем по формулам:

- для продукта t_п^ср = , °С (2)

- для агента t_р^ср = , °С (2¹)

Температурой охлаждающей жидкости t_р^K на выходе из холодильника задаемся! Следует иметь в виду, что с повышением t_р^K уменьшается расход агента; однако уменьшается и средняя разность температур. Температуру t_р^K принимаем выше начальной температуры t_р^H на 9– 16 °С

Температурой нагревающей жидкости t_в^K на выходе из ТА задаемся!

Температуру t_в^K принимаем выше начальной температуры t_п^к на 9– 16 °С

Определение средней разности температур.

Средняя разность температур (°С) в общем случае определяется как среднелогарифмическое из крайних значений разностей температур;

Dt_cp = , °С (3)

Для определения средней разности температур между средами по выбранной схеме движения теплоносителей необходимо построить график изменения температур сред вдоль поверхности и вычислить большую t_б и меньшую t_M разности температур:

Dt_б = t_п^H-t_р^K, °С (4)

Dt_M = t_п^K-t_р^H, °С (5)

где Δt_б, Δt_м- большая и меньшая разность температур между горячим и холодным теплоносителем на концах теплообменника.

Причем если Δt_б/Δt_м≤2, то Δt_ср.=(Δt_б+Δt_м)/2 (6)

Определение диаметров труб теплообменника

Предполагается два варианта движения жидкостей:

1)Агент (вода или рассол) движется по внутренней трубе, а продукт в межтрубном пространстве.

2)Продукт движется по внутренней трубе, а агент (вода) в межтрубном пространстве

S₂ S₁

 

 

Из уравнения расхода для жидкости перемещающейся в трубном пространстве (сечение S₁ определить внутренний диаметр (d_B, м) меньшей трубы.

d_B =1,13 , м или d_B =1,13 , м (7)

Из уравнения расхода жидкости перемещаемой в кольцевом сечении (S₂) определить внутренний диаметр большой трубы, м:

D_B = , м или D_B = , м (8)

где w₁, w₂ — соответственно скорости движения жидкостей в межтрубном и трубном пространствах, принимаемые в пределах (0,7 — 2 м/с);

r_п, r_р— соответственно плотности (кг/м³) продукта и агента (воды), принимаемые по таблицам(2,3).

Окончательно принимаем (из таблицы 4) по ГОСТ 9930-78 диаметры труб d_н и D_н, ближайшие к рассчитанному. Рекомендуется применять кожуховые трубы с наружным диаметром D_н - 57, 76, 89, 108, 133, 159, 219 мм.