Методические указания 3 страница

2.1.9. Имеется трубчатый теплообменник из 22 горизонтальных труб наружным диаметром 18 мм и длиной 1,2 м. Достаточна ли его поверхность для конденсации 1100 кг/ч сухого насыщенного водяного пара? Конденсация пара предполагается при давлении 0,27 МПа, температура поверхности трубок 60 °С. Конденсат отводится при температуре насыщения.

2.1.10. Бензол охлаждается в трубах горизонтального кожухотрубчатого теплообменника. Внутренний диаметр труб 21 мм, длина труб 4 м. Средняя температура охлаждаемого бензола 50 °С, средняя температура поверхности загрязнений стенки со стороны бензола t_ст = 30 °С. Скорость бензола 0,05 м/с. Определить коэффициент теплоотдачи от бензола к стенке.

2.1.11. По вертикальной стенке пленочного холодильника стекает пленкой 60% серная кислота в количестве 2,1 дм³/с на 1 м ширины стенки. Высота холодильника 5 м. Средняя температура поверхности стенки 24 °С, средняя температура кислоты 50 °С. Вычислить коэффициент теплоотдачи для кислоты, если коэффициент теплопроводности ее равняется 0,43 Вт/м ^. К.

2.1.12. Вода нагревается в условиях свободного движения. Наружный диаметр горизонтальных труб 76 мм. Определить коэффициент теплоотдачи, если температуру поверхности трубы принять равной 45 °С. Средняя температура воды 25 °С.

2.1.13. Теплоносителем с температурой на входе 300 °С и на выходе 200 °С нагревается нефть от 25 до 175 °С. Определить средние арифметический и логарифмический температурные напоры между теплоносителем и нефтью в теплообменнике для прямотока и противотока.

2.1.14. Сухой насыщенный пар с давлением 6,18 ^. 10⁵ Па конденсируется в теплообменнике на трубах, внутри которых движется вода, нагреваемая от 20 до 70 °С. Определить средний температурный напор.

2.1.15. Определить поверхность нагрева рекуперативного теплообменника при прямоточном и противоточном движении теплоносителей. Теплоносителем является газ с начальной температурой 600 °С и конечной 300 °С. Необходимо нагреть 40000 м³/ч воздуха (объем при нормальных физических условиях) от 30 до 250 °С. Принять коэффициент теплопередачи 20Вт/м^{2 .} К, теплоемкость воздуха постоянная.

2.1.16. В противоточном теплообменнике охлаждается 0,5 м³/ч трансформаторного масла от 95 до 40 °С. Охлаждающая вода нагревается от 12 до 50 °С, коэффициенты теплоотдачи со стороны масла 200, со стороны воды 800 Вт/м^{2 .} К. Толщина стальной стенки 3 мм. Стенка порыта слоями ржавчины и накипи толщиной 0,5 мм. Определить расход охлаждающей воды и необходимую поверхность теплообмена (ρ_масла = 850 кг/м³, С_масла = 1,964 кДж/кг ^. К).

2.1.17. По стальному змеевику с диаметром витка 0,4 м и диаметром трубы 57х3,5 мм протекает 2 м³/ч трансформаторного масла. Охлаждение осуществляется водой, имеющей на входе 15 °С и на выходе 40 °С. Коэффициент теплоотдачи для воды 580 Вт/м^{2 .} К. Термическое сопротивление стенки и ее загрязнений принять равным 0,0007 м^{2 .} К/Вт. Определить: а) схему движения теплоносителей; б) необходимую длину змеевика; в) расход охлаждающей воды (ρ и С_масла см. в задаче 2.1.16).

2.1.18. На складе оборудования имеется кожухотрубчатый теплообменник, состоящий из 19 латунных труб диаметром 18х2 мм, длиной 1,2 м. Достаточна ли его поверхность для конденсации 350 кг/ч насыщенного пара этилового спирта, если принять коэффициент теплопередачи равным 700Вт/м^{2 .} К, начальную температуру воды 15 °С, а конечную 35 °С. Жидкий спирт отводится при температуре конденсации.

2.1.19. Паропровод диаметром 20х2 мм необходимо покрыть одним из теплоизоляционных материалов, имеющихся на складе: асбест и шлаковата. Какой из этих материалов надо выбрать в качестве изоляции, если от поверхности изоляции к окружающей среде коэффициент теплоотдачи α₂ = 9 Вт/м^{2 .} К?

2.1.20. Если теплоизоляционный материал по условиям задачи 2.1.19 выбран неверно, то до какой толщины слоя изоляции ее наложение на паропровод будет не уменьшать, а увеличивать теплопотери до их максимальной величины?

Ответ: 6,8 ^. 10^-3 м.

При решении и разборе задач и примеров по этому разделу следует, прежде всего, выяснить преимущества и недостатки применяемых методов нагревания, охлаждения и конденсации и уяснить их практическое использование в промышленности, ознакомиться с конструкциями теплообменников.

Необходимо ознакомиться с методами составления тепловых балансов и нахождения количеств теплоносителей.

Обратите особое внимание на метод расчета процесса охлаждения за счет самоиспарения, так как это явление (закон Дальтона) имеет большое значение для успешного усвоения последующих разделов курса (сушка, выпаривание).

Важным тепловым процессом является процесс выпаривания растворов, т.е. процесс их концентрирования за счет тепловой энергии.

В начале следует рассмотреть методы определения физико-химических величин выпариваемых растворов: температуры кипения растворов (температурной депрессии), теплоемкости, скрытой теплоты парообразования растворителей при различных температурах и давлениях и т.д.

Затем необходимо ознакомиться с методами выпаривания и схемами выпарных установок.

Следует изучить конструкции выпарных аппаратов и ознакомиться с методами расчета выпарных установок.

Дата добавления: 2017-02-01