Исследование теплообменника змеевикого типа.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Исследование теплообменника змеевикого типа.



1. Цель работы.

1.1 Изучение устройства, принципа действия змеевикового теплообменника.

1.2 Определение основных параметров.

2. Основные теории [1, с. 103...137], [2, с. 51...66].

3. Описание установки.

 

 


Рис. 1. Схема теплообменника змеевикового типа.

1. Корпус.                             - 1.2г — вода горячая.

2. Змеевик.                           - 1.2х — вода холодная.

3. Мешалка.

4. Передача косозубая.

 

 

4. Методика проведения.

После ознакомления с установкой набрасываем ее эскиз и проводим необходимые замеры.

5. Обработка данных [1,с. 133...135], [2, с. 51...66].

5.1   Определяем длину витка змеевика

l= √(πDв)² +t² ≈ πDв = ...м,

где Dв — диаметр витка змеевика, м,

t — шаг витка, t=...м.

5.2   Длина трубы змеевика

L=nв l=...м,

где nв — число витков, nв =...шт.

5.3    Поверхность теплопередачи змеевика

F=Lπdср=...м2,

где dср — средний диаметр трубы змеевика,

         dн+ dв

dср= ——— =...м,

           2

где dн — наружный диаметр трубы змеевика, dн=...м,

  dв — внутренний диаметр трубы змеевика, dв=...м.

5.4    Определяем количество воды в цилиндре установки

   Wг = Vφρн=...кг,

где V — объем цилиндра аппарата,

         πD²

V=———*Н=...м³,

          4

D — внутренний диаметр аппарата, D= ...м,

Н — высота внутренней рабочей части аппарата, Н=...м,

φ — коэффициент заполнения, φ =... принимаем в зависимости от протекаемого процесса,

ρн — плотность горячей воды tг =40...80 °C по табл.3 [2,с. 127].

5.5    Количество холодной воды из теплового баланса Qг= Qх.

      Wг С(tг - tг) х

Wх = ————————— =...кг,

          С(tх - tх)

где tг — конечная температура горячей воды,

  tг = tг -(10...40)=...°C,

  tхWн — начальная температура холодной воды,

  tх=10...18 °C,

  tхWк — конечная температура холодной воды,

  tх= ±(10...25)°C,

  Сwг — средняя теплоемкость горячей воды при средней ее температуре, С= ...Дж/(кгК),

                     

       tг + tг

tгWср = —————=...

            2

 С — средняя теплоемкость холодной воды при ее средней температуре, С =...Дж/(кгК)

       tх + tх

tхWср = —————=...

            2

х — коэффициент, х=0,95...0,97, учитывающий 3...5% потерь тепла в окружающую среду.

5.6    Определяем полезную разность температур [1,с. 106], [2, с. 55]


Рис.2. К определению Δtср.

Из графика (см. рис.2) находим, что соотношение

Δtб  tг- tхWк              tг - tх

—— = ———— или ————— >2 или <2

 Δtм       tг- tхWн              tг- tх

Если это отношение <2, то средняя разность температур определяется как среднеарифметическое, т.е.

      Δtб + Δtм

Δtср= ———— =...°C

          2

Если же это отношение >2, средняя разность температур определяется как среднелогарифмическое, т.е.

      Δtб - Δtм

 Δtср= —————, °C.

                  Δtб

      2,3 * lq——

                  Δtм

5.7     Определяем продолжительность охлаждения воды.

           Wг С( tг- tг) х

   τ = —————————=...с.

             3,6 *F *К  Δtср

где К -коэффициент теплоотдачи, К= 0,7...0,8 кВт/(м²К),

х — коэффициент потерь тепла, х= 0,95...0,97

5.8    Определяем скорость движения воды в змеевике

                4 Wхс

       ωх = ——— =...м/с

                πd²вρх

где Wхс — секундный расход воды

             Wх

       Wхс= —— =...кг/с,

              τ

  ρх — плотность холодной воды при ее средней температуре

                                       Δtб + Δtм

                           Δtср= ———— =...°C,

                                            2

     ρх = ...кг/м³ по табл. 2 [2, с.127].

5.9    Определяем критерий Рейнольдса для холодной воды

                     ωх dв

                   Reх = ——— =...

                       νх

где νх — кинематическая вязкость холодной воды при ее средней tсрх =... температуре, по табл. 2 [2,с. 127],

νх =...м/с².

Т.к. критерий Reх=... то режим движения..., тогда критериальное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи от стенки к холодной воде трубы в змеевике определяется по [1, с.109],[2, с.52]

                                                      dн

Nuх = 0,021* Reх0,8* Prх0,43(1+1,77*——)=...,

                                                      R

где Prх — критерий Прандтля для холодной воды на табл. 2 [3,с. 141], Prх = …

R — радиус закругления трубы, R=...м.

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к холодной воде в змеевике

 

           Nuх λх

α2 = αх = ——— =...Вт/(м²К)

            dв

5.10 Коэффициент теплоотдачи от горячей воды к трубе змеевика [2,с. 53] .

5.11 Запишем критерий Reм для мешалки

                 n*d²

    Reм= ———=...,

                  νг

где n — частота вращения мешалки, n= ...об/с,

νг — кинематическая вязкость горячей воды,

  νг = ...м²/с по табл. 3 [2, с. 127]

d — диаметр мешалки, d= ...м.

Критериальное уравнение для аппарата со змеевиком [2, с. 53] запишется для горячей воды

Nuг = с* Reм0,62* Prг0,33=...,

где с — коэффициент, учитывающий тип мешалки:

– для лопастной сл = 0,03,

– для пропеллерной сп = 0,08,

– для трибунной ст = 0,04.

  Pr — критерий Прандля по табл. 2 [3, с. 141],

тогда коэффициент теплоотдачи от горячей воды к наружной поверхности трубы змеевика

                         Nuгλг

        α1г = ———=...Вт/(м²К)

                            dн

5.11 Коэффициент теплопередачи от горячей воды через стенку змеевика к холодной воде

                                     π

К = ——————————————— =...Вт/(м²К)

        1         2,3        dн         1

    ——— + ———*lq —— + ———

        α1dн            2λст              dв         α2 dв

 где λст — коэффициент теплопроводности материала трубы змеевика, λст =...Вт/(мК).

 

6. Вопросы для самопроверки.

6.1 Теплопередача, способы передачи, законы.

6.2 Основное уравнение теплопередачи, расшифровка, характеристика.

6.3 Определение К, Δtср, α1, α2 , τ, F, QН, Qо, Qв, Qк, Qпот.

6.4 Теплообменники, их типы, устройство, действие, расчет.

6.5 Пути интенсификации теплообмена.

 

7. Вывод, анализ.

8. Инструкция по технике безопасности на рабочем месте.

8.1   Проверить готовность установки к работе (привода мешалки, пусковых приборов пульта управления, заземление).

8.2   Не касаться токоведущих частей.

8.3   Не допускать механических повреждений цилиндра (в случае утечки горячей воды можно получить ожог).

8.4   В случае нарушения режима работы обесточить установку.

 

 

Исследование фильтров.

1. Цель работы.

1.1 Ознакомление с работой и устройством фильтров.

1.2 Определение параметров фильтров.

2. Основные теории [1, с.61...78], [2, с.31...36], [3, с. 36...39].

3. Описание установи [3, с. 40...41].

 


Рис. 1. Схема лабораторной установки с ранним фильтром- прессом.

1. Компрессор.                           ———— фильтрат

2. Рессивер.                                —— 3 —— воздух

3. Бак с мешалкой.

4. Фильтр.

5. Мерник.

 

4. Методика проведения [3, с. 41...42].

5. Обработка данных.

5.1   а) движущая сила давления в рессивере: в баке с суспензией Рсабс =...[ам]=...

  б) абсолютное давление при фильтровании

Рсаб = Рсизб+ Рам =...[ам]=...[Па],

  в) перепад давления на фильтре

Δ Р= Рсаб- Рам =...[ам]=...[Па],

  г) площадь поверхности фильтрационной перегородки

f=a*b=...[м²],

где а — длина перегородки, а= ...м,

b — ширина перегородки, b=...м,

д) площадь поверхности фильтрационных перегородок

F=f*n= ...[м²],

где n — количество фильтрационных перегородок, n = ...шт,

е) продолжительность цикла фильтрования

Т= τф+ τпр+ τв =... с,

где τф — продолжительность фильтрации, τф=...с,

  τпр — продолжительность промывки, τпр =...с,

τв — продолжительность вспомогательных операций,τв =...с,

  ж) секундная объемная производительность фильтра

       Рυ

V = ——— =...м³/с,

       Т

где υ — удельная производительность фильтра

            hос

         υ = —— =...м³/м³,

            хос

где hос — высота слоя осадка, hос=...м,

    хос — объем осадка, приходящийся на 1 м³ получаемого фильтра, хос = 0,01...0,1 м³/м³,

    з) скорость фильтрования

              V

    W= ———=...м/с,

              Fτф

5.2 Установка с барабанным вакуум- фильтром.

 

      


Рис. 2. Схема лабораторной установки с барабанным фильтром.

1. Сборник фильтра.

2. Бак суспензии с мешалкой.

3. Вакууметр.

4. Двигатель.

5. Барабанный вакуум- фильтр.

6. Сборник осадка.

7. Компрессор.

8. Двигатель.

9. 10. Насос.

 

а) Продолжительность полного цикла фильтрования

               (τф+ τпр)m

        Тб= ———— =...с,

                mф + mпр

где m — общее число секций, m=...шт (10...18),

  mпр — число секций в зоне промывки, mпр =...шт (2...3),

  mф — число секций в зоне фильтрования, mф = ...шт (4...6).

 б) Производительность фильтра

               FV

     V = ———=...м³/с,

                Тб

где F — площадь фильтрования, F= ПDLφ=...м²,

D — диаметр барабана, D=...м,

L — длина барабана, L=...м,

φ — коэффициент использования длины барабана, φ=...

V — удельная производительность, V=...м³/м³.

в) Степень погружения барабана в корыте

               τф

     φ = —— 100=...%,

              Тб

г) Частота вращения барабана

              60

      n= —— =...об/мин.

               Тб

7. Вопросы для самопроверки.

7.1 Сущность фильтрования, применение. Фильтры, их типы.

7.2 Движущая сила, способы ее создания.

7.3 Скорость фильтрования и факторы, влияющие на нее.

7.4 Устройство рамного фильтр- пресса, достоинство и недостатки.

7.5 Фильтрующие перегородки при фильтровании и осадки на них.

8. Вывод.

Исследование циклона.

1. Цель работы.

1.1 Изучение конструкции циклона.

1.2 Определение основных параметров.

2. Основы теории [1, с. 83...86], [2, с. 47...50], [3, с. 44...45].

Очистка газов под действием центробежной силы применяется для увеличения скорости осаждения и более полного выделения из газа твердых взвешенных частиц. Одним из применяемых аппаратов применяется циклон нииогаз Фактор разделения

               υ²

     Ф = ——,

               Rq

где υ — окружная скорость, м\с,

  R — радиус циклона, м,

  q — ускорение свободного падения, q =9,81 м/с².

Ф — характеризует интенсивность разделения за счет центробежной силы и является отношением ускорения υ²=...м/с центробежной силы к ускорению свободного падения.

В циклонах осаждаются частицы d>10 мкм, со скоростью для поминарного режима

               d²(ρч — ρс) υ²ц

     Wос = —————— =...м/с,

                   18 МС

где ρч и ρс — соответственно плотность улавливаемых частиц и газовой среды, кг/м³,

d — диаметр частиц, м,

R — радиус циклона, м,

υц — окружная скорость в циклоне, м/с,

МС — коэффициент динамической вязкости, Па с.

Степень очистки газа

           с12

   η = ———*100%

             с1

где с1 и с2 — соответственно начальная и конечная концентрация пыли, кг/м³.

3. Описание лабораторной установки [3, с. 45...46].

 

 

         


Рис. 1. Схема лабораторной установки.

1. Вентилятор центробежный.

2. Устройство запарное.

3. Устройство дозирующее.

4. Циклон.

5. Фильтр рукавный. Сборник пыли.

6. Лоток.

– 3 — воздух чистый,

– 3т — воздух со взвешенными частицами,

– т — взвешенные частицы,

– 3м — воздух с мелкими взвешенными частицами.

 


Рис. Схема циклона

dП — диаметр входного патрубка,

dС — диаметр выходной трубы,

dН — диаметр нижнего патрубка.

4. Методика проведения испытаний [3, с. 46...47].

Центробежным вентилятором (1) в систему нагнетается воздух, в поток которого дозатором- питателем (3) подается козельгурт, запыленный воздух поступает в циклон (4), где очищается от твердых частиц и через выхлопную трубу направляется в фильтр рукавный (5) для окончательной очистки и выбрасывается в атмосферу. Скорость и расход воздуха регулируется запорным устройством (2).

5. Обработка опытных данных [3, с. 47...48].

5.1 Определяем скорость воздуха в цилиндрической части циклона.

             2∆ρ

  W = √—— =...,м/с,

              ρвε

          ∆ρ

где —— - отношение при оптимальных условиях работы

           ρв

циклона      

  ∆ρ

—— = 50...750,

  ρв

ε — коэффициент гидравлического сопротивления, εнииогаз=105,

εбатарейный = 85.

5.2 Определяем производительность циклона, т.е.объемный расход воздуха

                     πD²

П= V= F W = ——— W=...м³/с,

                      4

где D — диаметр цилиндрической части циклона, D= ...м.

5.3 Приняв окружную скорость воздуха в циклоне WС=10...12 м/с. Определяем скорость охлаждения частиц

            dч2 Wо2ч — ρв)

Wос = ——————— =...м/с, [2,с. 27]

                     18 МВ

где dч — диаметр частиц, dч =...м,

ρч — плотность выделяемых частиц, ρч = ...кг/м³, по табл. 7 [2, с 129] и табл. 3 [3, с. 141],

ρв — плотность воздуха по табл. 4 [2, с. 128] при tв = ...°C, ρв = ...кг/м³,

 МВ — динамическая вязкость воздуха при tв = ...°C МВ=... Пас по табл. [2, с. 128].

5.4 Проверяем правильность применения формулы стока.

Для этого определяем критерий Re

                Wос  dч ρв

      Re = ———— =...

                      МВ

Как видим формула стока применима или нет.

5.5 Приняв скорость воздуха во входном патрубке Wп = 20...25 проверяем площадь сечения его

                             πdп²   V

           fп = bh = ——— = —— =...м²,

                             4        Wп

                    4 fп

откуда dп = √———,

                    π

где b, h или dп — соответственно ширина, высота и диаметр входного патрубка, м.

Как видим расчетные размеры соответствуют действительности входному патрубку dп=...мм.

Для циклонов нииогаз h=3,14b,

                    fп = 3,14 b²=...м² откуда

                                 fп

                                      b = √—— = ...м,

                                  π

5.6 Приняв скорость воздуха в выходной трубе Wс=10м/с, проверяем аго диаметр

                  V

    dс= √————=...м,

              0,785Wс

как видим расчетный размер соответствует действительным.

5.7 Продолжительность выделения частиц в циклоне при угловой скорости потока Wч

Wч = Wо

               

 

                 γв

 τ = 18 Mln(——)/dч² Wч² ρч=......с

                  γн

где М — динамическая вязкость воздуха, Пас,

  γв и γн — внутренний радиус цилиндрической части циклона и наружный радиус трубы для выхода очищенного газа, м.

5.8 Проверяем соотношения высот циклона

Нц = 1,6 D Нк =2D.

6. Вопросы для самопроверки.

6.1  Параметры, характеризующие работу циклонов.

6.2  Что характеризует фактор разделения?

6.3  КПД циклона.

6.4  Регулируемые параметры в работе циклона.

6.5  Цели и способы очистки.

6.6  Как определяется запыленность воздуха?

6.7  Вывод и анализ.

8. Инструкция по технике безопасности.

8.1 Проверить готовность установки к исследованию (наличие ограждения привода вентилятора, пусковых приборов пульта управления, заземления).

8.2  Не касаться токоведущих частей привода вентилятора.

8.3  В случае нарушения режима работы установки или поражения электрическим током немедленно обесточить с помощью общего щита.

 



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.192.22.242 (0.033 с.)