Выбор подогревателя исходного раствора

Демонстрационный материал

1. УЗИ брюшной полости.

2. ЭГДС, ЭРПХГ.

3. СКТ и МРТ.

4. Учебные видеофильмы.

5. Посещение диагностических кабинетов.

Рассчитываем теплообменник в котором раствор подогревается от начальной температуры t_Н =18 ºС до требуемой температуры t_к =59,96 ºС. В качестве греющего агента принимаем греющий пар t_гр = 95,14°C с Р_гп=85 кПа.

Находим среднюю температуру холодного теплоносителя по формуле:

, (5.1)

Подставляя известные данные в формулу получаем:

Определяем тепловую нагрузку теплообменника по уравнению:

, (5.2)

где G_H – расход подогреваемого раствора, кг/с.

с_н — теплоемкость раствора при исходной концентрации,Дж/кг·°C.

G_н= 5 кг/с;

с_н = 3181,74 Дж/кг·°C– по данным, приведенным в справочнике [3], t_к=75,68°C (см. расчет выпарного аппарата).

Подставляя известные данные в формулу получаем:

.

Определяем расход греющего пара по формуле:

, (5.3)

где коэффициент 1,03 учитывает потери теплоты,

r – теплота парообразования греющего пара при t_гр, Дж/кг.

Подставляя известные данные в формулу получаем:

r= 2270,0 кДж/кг [1].

.

Определяем среднелогарифмическую разность температур:

, (5.4)

где Δt_Б – большая разность температур, ºС;

Δt_м – меньшая разность температур, ºС.

Принимаем противоток.

95,14⁰C ¾¾¾>95,14⁰C

59,96⁰C <¾¾¾ 18⁰C

,

.

,

.

Подставляя известные данные в формулу определяем среднелогарифмическую разность температур:

.

Приблизительную поверхность теплопередачи рассчитывают по формуле:

, (5.5)

гдеК_ор – приблизительное значение коэффициента теплопередачи, Вт/м²·К.

Принимаем для нашего аппарата ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К_ор=600 Вт/м² К. Тогда ориентировочное значение поверхности теплообмена составит:

.

Рассчитаем количество труб, приходящихся на один ход n_x:

, (5.6)

гдеn – общее количество труб теплообменника;

z – количество ходов трубного пространства;

d – внутренний диаметр труб теплообменника, м;

µ – вязкость теплоносителя при t_ср., Па·с.

µ =5,3438·10^-4 Па·с [1].

Принимаем ориентировочное значение Re = 15000. Это соответствует развитому турбулентному режиму течения жидкости в трубах.

Подставляя известные данные в формулу определяем:

Для труб диаметром d_н=20×2мм.

.

Для труб диаметром d_н=25×2мм.

Из таблицы 2.3 [2] выбираем теплообменник с близкой поверхностью теплообмена и соотношением n/z. Теплообменник обладает следующими характеристиками: диаметр кожуха D = 400 мм; поверхность теплообмена F = 31,0 м²; длина труб L = 4 м; число ходов z = 2; число труб n = 100; диаметр трубы d=25×2.

Рассчитаем действительное значение критерия Рейнольдса при движении воды в трубах Re_ТР по [2]:

(5.7)

G = 5 кг/с; m = 5,3438 · 10^-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [1]; d_ВН = 0,021 м; z = 2; n = 100 – по [3] таблица 2.3.

Определим коэффициент Прандтля для потока в трубном Pr_ТР по [3]:

(5.8)

где С – теплоемкость конденсата, Дж/(кг·°С);

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м ·К).

С = 4190 Дж/(кг·°С); m = 5,3438 · 10^-4 Па · с; λ = 647,8· 10^-3 Вт/(м ·°С) – по данным, приведенным в справочнике [1].

Пренебрегая поправкой (Pr/Pr_ст)^0.25 рассчитаем коэффициент теплоотдачи α₂к жидкости по [2] формула(2.12):

(5.9)

Коэффициент теплоотдачи от пара α₁, конденсирующегося на пучке вертикально расположенных труб рассчитаем [2] по уравнению (2.24).

(5.10)

ρ=958,5кг/м³; λ = 677· 10^-3 Вт/(м ·°С); d_ВН = 0,021м; n = 100; m = 2,825. 10^-4 Па · с – по данным, приведенным в справочнике [1]; G_н= 2.77 кг/с.

Определим сумму термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений по [3]:

(5.11)

где λ_СТ – коэффициент теплопроводности стенки из нержавеющей стали, Вт/(м·К);

δ_СТ – толщина стенки трубы конденсатора, м;

r_B и r_А – термические сопротивления слоев загрязнений на стенках со стороны воды и паров соответственно, Вт/(м² ·К).

λ_СТ = 16,4942 Вт/(м·К) – по [4] таблица XXVIII; δ_СТ = 0,002 м – по [2] таблица 2.9; для воды среднего качества r_B = 2900 Вт/(м² ·К); для растворов солей r_А = 2900 Вт/(м² ·К) – по [3] таблица 2.2.

Определим коэффициент теплопередачи по [2] формула (2.19):

(5.12)

Найдем требуемую поверхность теплопередачи F_Т по [2] формула (4.73):

(5.13)

где Q – тепловая нагрузка, Вт;

Δt_СР – средняя разность температур в дефлегматоре, ⁰С.

Определим запас поверхности теплопередачи теплообменника, выбранного по [2] таблица 2.3 по формуле:

(5.14)

где F и F_T – табличное и рассчитанное значение поверхности теплопередачи, м².

Дата добавления: 2015-04-25