Определение конечных температур теплоносителей и средней движущей силы процесса

4.1 Определение конечных температур теплоносителей и средней движущей силы процесса.  

Определим конечную температуру горячего теплоносителя:

t2к=t2н+(15-20)˚С.                                          (2.1)                        

t1к = 12,5 + 16= 28,5 ˚С.

Рассчитаем разности температур теплоносителей на концах теплообменника:  

   ∆tб = t1н – t2к ,                                                          (2.2)

                               ∆tб = 96 – 48 = 48 ˚С.

∆tм = t1к – t2н ,                                                          (2.3)

∆tм = 28,5 – 12,5 = 16 ˚С.

Рассчитаем среднюю движущую силу процесса:

 ,                                                  (2.4) [pic 1]

[pic 2]

Так как:

. [pic 3]

4.2 Расчет расхода горячего (холодного) теплоносителя и тепловой нагрузки теплообменника

Для теплообменника – нагревателя тепловая нагрузка рассчитывается по формуле:

Q = G2∙C2∙ (t2к – t2н) ,                                        (2.5)

[pic 4]

где G2 – расход холодного теплоносителя кг/с;  

C2 – удельная теплоемкость холодного теплоносителя Дж/(кг∙К); определяется  

по его средней температуре

 ,                                                      (2.6)[pic 5]

 [pic 6]

Расход холодного агента G1 определяется по выражению:

                                                                           (2.7)[pic 7]

 кг/с.[pic 8]

где, C1- удельная теплоёмкость горячего теплоносителя, Дж/(кг∙К); определяется по средней  температуре  

 ,                                                     (2.8) [pic 9]

.  [pic 10]

4.3 Определение диаметра трубы гидродинамического режима течения теплоносителей

В проектируемом двухтрубном теплообменнике холодный теплоноситель – течет по внутренней трубе, а горячий – по кольцевому пространству между трубами.

По уравнению расхода рассчитываем внутренний диаметр трубы dв:

,                                                 (2.9) [pic 11]

 м. [pic 12]

где ρ2 –  плотность холодного теплоносителя, кг/м³ [1];

w2 – скорость течения теплоносителя по внутренней трубе, м/с –  принимаем 1 м/с.

Определим наружный диаметр внутренней трубы dн:

dн = dв + 2∙ 𝛿ст ,                                                (2.10) dн = 0,030 + 2 ∙ 0,003 = 0,036 м.

где δст – толщина стенки трубы, принимаем 0,003 м.

Выбираем по ГОСТ 12815 (приложение А, таблица 1) dн = 0,036 м, тогда dв = 0,030 м. Труба 36 × 3мм.

По уравнению расхода определим внутренний диаметр наружной трубы:

                                   (2.11) [pic 13]

. [pic 14]

где ρ1 – плотность горячего теплоносителя, кг/м³; [1]:  

              w1 − скорость течения горячей воды по кольцевому пространству,   м/с –  принимаем 1 м/с.

Рассчитаем наружный диаметр трубы:

Dн = Dв + 2 ∙ 𝛿ст,                                           (2.12)

Dн = 0,042 + 2  ∙ 0,003  = 0,048 мм.

где δст – толщина стенки трубы, м, принимаем 0,003 м.

По ГОСТ 12815 (приложение А, таблица I) выбираем трубу с Dн=0,048, тогда Dв = 0,042 м. Труба 42 [pic 15] 3 мм.