Создан заказ №3594036
28 января 2019
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Рассчитать кожухотрубчатый теплообменник для нагревания m кг/час жидкости от температуры t2н
Как заказчик описал требования к работе:
Нужна помощь при выполнении контрольной по предмету "ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ"так как данного предмета нет в списке, написала физика. Может кто откликнется помочь. Номер зачетной книжки "165760", номер варианта по последним двум цифрам "60"
Фрагмент выполненной работы:
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Рассчитать кожухотрубчатый теплообменник для нагревания m кг/час жидкости от температуры t2н, ºС до температуры t2к,ºС. Греющий теплоноситель – водяной пар. Давление пара Рабс, атм.
В результате расчета определить:
Коэффициенты теплоотдачи и коэффициент теплопередачи.
Поверхность теплообмена.
Основные размеры теплообменника.
Толщину изоляции и тепловые потери в окружающую среду.
Расход греющего пара.
Исходные данные:
нагреваемая жидкость – уксусная кислота, 50 %;
расположение теплообменника – вертикальное;
расход жидкости m=25500 кг/ч≈7,083 кг/с;
начальная температура жидкости t2н=21ºС;
конечная температура жидкости t2к=91ºС;
давление перегретого водяного пара Pабс=1,9 атм
Решение:
Учитывая условия теплообмена и удобство эксплуатации, жидкость направляем по трубам, а пар - в межтрубное пространство. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Нагреваемой жидкости (уксусной кислоте) присвоим индекс 2, а греющему теплоносителю (водяному пару) – индекс 1.
Рассчитаем определяющую температуру жидкости:
tопр=t2н+t2к2=21+912=1122=56 ℃
По справочной таблице «Физические параметры воды на линии насыщения», определим показатели воды при определяющей температуре 56ºC.
Так как в таблицах даны значения при температурах 50 ºC и 60 ºC, методом интерполяции рассчитаем необходимые показатели воды при полученной определяющей температуре 56ºC.
ρ50ºC=988,1 кг/м3, ρ60ºC=983,2 кг/м3
ρ50℃-ρ60℃ρ50℃-ρ56℃=60℃-50℃56℃-50℃
988,1-983,2988,1-ρ56℃=106
4,9988,1-ρ56℃=53
ρ56℃=988,1-4,9∙35=988,1-2,94=985,16 кг/м3
плотность воды ρв=985,16 кг/м3.
По справочной таблице «Плотность 100 % уксусной кислоты, кг/м3», определим плотность при определяющей температуре 56ºC.
Так как в таблицах даны значения при температурах 50 ºC и 60 ºC, методом интерполяции рассчитаем при полученной определяющей температуре 56ºC.
ρ50ºC=1017 кг/м3, ρ60ºC=1006 кг/м3
ρ50℃-ρ60℃ρ50℃-ρ56℃=60℃-50℃56℃-50℃
1017-10061017-ρ56℃=106
111017-ρ56℃=53
ρ56℃=1017-11∙35=1017-6,6=1010,4 кг/м3
плотность 100 % уксусной кислоты ρук=1010,4 кг/м3.
Плотность 50 % уксусной кислоты определяем по формуле:
ρсм=100⋅ρа⋅ρba⋅ρb+b⋅ρa,
где ρb, ρa - плотности чистых веществ, кг/м3;
a, b - содержание компонентов в смеси, %.
ρук 50%=100⋅1010,4⋅985,1650⋅1010,4+50⋅985,16=2⋅1010,4⋅985,161010,4+985,16=1990811,3281995,56=997,62038≈997,62 кг/м3
На основании практических данных принимаем:
1) скорость жидкости ω=0,6 м/с;
2) внутренний диаметр трубы dв=27 мм=0,027 м;
3) толщина стенки трубы δст=2,5мм=0,0025 м;
4) наружный диаметр dн=32 мм=0,032 м.
Число труб в одном ходу:
n1=1,27∙mdв2∙ρ∙ω
где m – расход жидкости, кг/с;
dв – внутренний диаметр трубы, м;
ρ - плотность жидкости, кг/м3;
ω - скорость жидкости, м/с.
n1=1,27∙7,0830,0272∙997,62∙0,6=8,995410,43636=20,61465≈21
Примем количество ходов в теплообменнике zтр=4.
Тогда общее число труб в пучке (расчетное):
n=n1·zтр=21·4=84
Располагая трубы по периметрам шестиугольников, выбираем из справочной таблицы ближайшее значение n=91, число труб по диагонали – 11, ε=0,65.
Уточняем n1 и пересчитываем скорость движения:
n1=n/zтр=91/4=22,75
ω=1,27∙mdв2∙ρ∙n
ω=1,27∙7,0830,0272∙985,16∙22,75=8,9954116,33863=0,550561≈0,55 м/с
По справочной таблице «Насыщенный пар и вода на линии насыщения (по давлению)» определим температуру пара при абсолютном давлении перегретого водяного пара Pабс=1,9 атм ts=118,62 ºС.
Определение среднего температурного набора
Средняя разность температур между паром и нагреваемой жидкостью (температурный напор) определяется как среднелогарифмическое из значений наибольшей и наименьшей разностей температур.
Определим средний температурный напор:
∆t=ts-t2н-ts-t2кlnts-t2нts-t2к
∆t=118,62-21-118,62-91ln118,62-21118,62-91=701,262542=55,44369≈55 ℃
Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к нагреваемой жидкости
Определим режим движения нагреваемой жидкости внутри трубок (для вычисления коэффициента теплопередачи). Для этого рассчитаем критерий Рейнольдса:
Reж2=ω∙dэкв∙ρ2μ2
где dэкв- эквивалентный диаметр, dэкв=dв, м;
µ2 - динамическая вязкость жидкости, Па·с.
Вычислим динамический коэффициент вязкости 50 % уксусной кислоты при температуре 55ºС:
μ2=μ50℃+μ60℃2=1,11+0,922=2,032=1,015 мПа∙с=1,015 ∙10-3Па∙с
Плотность 100 % уксусной кислоты при температуре 55ºС:
ρук100%=(1017+1006)/2=2023/2=1011,5 кг/м3
Плотность воды при температуре 55ºС:
ρв=(988,1+983,2)/2=1971,3/2=985,65 кг/м3
Тогда плотность 50 % уксусной кислоты при температуре 55ºС:
ρ2=100⋅1011,5⋅985,6550⋅1011,5+50⋅985,65=2⋅1011,5⋅985,651011,5+985,65=1993969,951997,15==998,407706≈998,41 кг/м3
Reж2=0,55∙0,027∙998,411,015∙10-3≈14607,28>10000
Так как число Рейнольдса больше 10000, режим течения – турбулентный.
Рассчитаем критерий Нуссельта:
Nu=0,023∙Re0,8∙Pr0,43
Критерий Прандтля рассчитаем по формуле:
Pr=cμλ
с - удельная теплоемкость, Дж/(кгК);
- динамическая вязкость, Пас;
- коэффициент теплопроводности, Вт/(мК).
Вычислим удельную теплоемкость 50 % уксусной кислоты при температуре 55ºС:
с2=с50℃+с60℃2=3,16+3,182=6,342=3,17кДжкг∙К==3,17 ∙103Дж/(кг∙К)
Так как в таблицах даны значения коэффициентов теплопроводности при температурах 40 ºC и 60 ºC, методом интерполяции рассчитаем при температуре 55ºC.
λ40ºC=0,145 ккал/м·ч·ºС=0,145·1,163=0,168635≈0,169 Вт/(мК);
λ60ºC=0,142 ккал/м·ч·ºС=0,142·1,163=0,165146≈0,165 Вт/(мК)
λ40℃-λ60℃λ40℃-λ55℃=60℃-40℃55℃-40℃
0,169-0,1650,169-λ55℃=2015
0,0040,169-λ55℃=43
λ55℃=0,169-0,004∙34=0,169-0,003=0,166 Вт/(м∙К)
Коэффициент теплопроводности 50 % уксусной кислоты при температуре 55ºC λ2=0,166 Вт/(мК)...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
29 января 2019
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Рассчитать кожухотрубчатый теплообменник для нагревания m кг/час жидкости от температуры t2н.docx
2019-02-01 16:49
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Очень хороший автор, корректно и аккуратно выполняет работу, очень качественно и очень быстро))
Хочешь такую же работу?
300 ₽
