Тепловий розрахунок

Розділ 3:Розрахунки проектованого апарата

Завдання :

Розрахувати вертикальний кожухотрубний теплообмінник для нагрівання m=11,6 кг/с води від t_п.в. = 18ºС до t_к.в. = 70ºС насиченою водяною парою з тиском 0,11 МПа , температурою (t_п = 102ºС)

Вихідні дані: матеріал труб – нержавіюча сталь;

W=1 м/с

внутрішній діаметр труб – 0,021м;

зовнішній діаметр труб – 0,025 м;

абсолютна шорсткість внутрішньої поверхні труб Δ = 0,01 мм; коефіцієнт корисної дії приводу насоса η= 0,8;

товщина стінки δ_ст = 0,003 м;

коефіцієнт теплопровідності λ _ст = 17,5 Вт/(м·К);

ціна 1 м² поверхні теплообміну апарату С_F = 2000 грн / м²;

річна частина амортизаційних відрахувань а = 0,08 %;

кількість годин роботи теплообмінника в році τ = 4000 год;

ціна 1 кВт·год електроенергії на 2013 рік С_Е = 0,4 грн/(кВт·год).

Тепловий розрахунок

Визначення середньої різниці температур між теплоносіями:

а) більша різниця температур: Δt_б = t_п – t_п.в = 102 – 18 = 84ºС

б) менша різниця температур: Δt_м = t_п – t_к.в. = 102 – 70= 32ºС

Т,°С

102 102

Δtм 70

Δtб

18 F,м

Рис.1 Температурний графік

Оскільки

Δt_б/ Δt_м=2,625

а 2,625 > 2, то середньо логарифмічну різницю розраховують за формулою:

Δt_ср = (Δt_б - Δt_м) / ln (Δt_б / Δt_м ) =84 - 32/ ln2,625 =53ºС

Визначення середньої температури води

t_ср = (t_п - Δt_ср) =(102 - 53) = 49ºС

За середньою температурою води t_ср = 49ºС знаходимо його теплофізичні характеристики :(додаток 1)

густина ρ = 989 кг/ м³;

коефіцієнт динамічної в`язкості μ =558,8 ·10^-6 Па·с;

теплоємність води с = 4175 Дж/(кг · К);

коефіцієнт теплопровідності λ = 0,640 Вт/(м·К);

критерій Прандтля Pr =3,619;

r для 102ºС =2250*10³ (додаток 3)