Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2014 в 16:46, курсовая работа
Теплообменные аппараты предназначены для проведения процессов теплообмена при необходимости нагревания или охлаждения технологической среды с целью ее обработки или утилизации теплоты.
Условия проведения процессов теплообмена в промышленных аппаратах чрезвычайно разнообразны.
Определив критерий Нуссельта, можно определить коэффициент теплоотдачи по формуле, учитывая, что коэффициент теплопроводности воздуха при 20°С ( ), :
2. Находим площадь поверхности внешней трубы теплообменника:
3. Теперь мы
можем найти величину
где температура стальной стенки принимается равной средней температуре теплоносителя (вода), т.е. =60С:
Что составляет 2,37% от действительного значения теплового потока, переданного холодному теплоносителю, что не превышает 5%, следовательно, использование тепловой изоляции экономически не целесообразно. Учитывая, что температура внешней стенки внешней трубы составляет 60°С, что превышает допустимое значение в 40°С, для обеспечения безопасности эксплуатации теплообменной установки, необходима тепловая изоляция. Расчет толщины теплоизоляции представлен ниже.
4. Определим допускаемые при наличии изоляции потери тепла:
где - температура изоляции, которая не должна превышать 35°С, поэтому для расчета принимаем =35°С.
5. Определяем
коэффициент теплопередачи
где - площадь поверхности изоляции, которая примерно равна ; - средний температурный напор, определяемый в данном случае по формуле:
При этом получим:
6. Определим толщину слоя изоляции:
где - коэффициент теплопроводности материала изоляции, - стандартная толщина стенки внешней трубы,
Материал изоляции - войлок строительный.
Целью гидравлического расчета является определение потерь давления (в Н/м2) или потерь напора (в м) теплоносителя при прохождении через аппарат и выбор средств для транспортировки теплоносителя.
Потери напора (давления) складываются из потерь на преодоление трения теплоносителя о стенки прямолинейных участков каналов ∆ртр , потерь на преодоление местных сопротивлений ∆рмс и статического напора Нст.
, м
l - длина прямолинейного участка при движении, м;
d - эквивалентный диаметр канала, м;
u - скорость движения теплоносителя, м/сек;
g - ускорение свободного падения, (9,8 м/сек2).
ξ(кси) - коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина); рассчитывается в зависимости от режима движения.
При турбулентном режиме движения жидкости (Re = 3∙103 ∙1·105) можно применять формулу:
Тогда:
, м
где (дзета) - коэффициент местного сопротивления для i-го сопротивления (безразмерная величина).
Перечислим все местные сопротивления, и количество раз, которое они встречаются в конструкции:
вентили - 2, встречается 2 вентиля;
колено под углом 90° - 1,1, встречается 3 раза;
вход в трубу - 0,5, встречается 1 раз;
выход из трубы - 1.
Сложив все произведения коэффициентов местных сопротивлений и повторностей получим, что ,тогда:
где Z1, Z2 – соответствующие высоты над плоскостью сравнения, м;
р2, р1 – соответствующие давления над поверхностью жидкости в нижнем и верхнем сосуде, Н/м2.
= (15-0) +
2. Мощность нагнетателя (насоса) для перемещения теплоносителя через аппарат определим по формуле:
=
Пищевые насосы – вид специального оборудования, что предназначен для перекачки как нейтральных, так и высокоагрессивных жидкостей из бочек, контейнеров, ванн и других ёмкостей. Пищевые насосы просты и удобны в эксплуатации. Пищевые насосы находят широкое применение в химической, пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.
К основным разновидностям пищевых наносов относятся:
Пищевыми насосами можно безопасно, надежно и бережно перекачивать высоковязкие среды с твердыми частицами, абразивные вещества, легко воспламеняющиеся материалы или жидкости с высоким содержанием газа. Основным преимуществом пищевых насосов является то, что они надежны в работе "всухую" и идеальны для эксплуатации во взрывоопасных помещениях. Корпус пищевых насосов может быть изготовлен из различных видов пищевых нержавеющих сталей, рабочие кулачки могут быть как из нержавеющей стали, так и из различных пищевых полимерных материалов. Пищевые насосы могут оснащаться различным дополнительным оборудованием, таким как байпас, частотный преобразователь и механический вариатор. Теперь, имея все необходимые характеристики гидравлической силы, мы можем подобрать насос. Учитывая необходимую мощность, напор и пищевую среду (сок виноградный) выбираем насос:
Область применения:
Перекачивание воды, молока, пива, вина, спирта, сока, подсолнечного масла, моющих средств и дезинфицирующих растворов (2- 3% кислот и щелочей) и т. д., а также газосодержащих жидкостей. Работа под вакуумом.
Температура перекачиваемой жидкости от -20 °С до +135 °С (-50 °С до +200 °С)
Плотность до 1,6 г/см3
Вязкость до 500 сСт
В курсовой работе произведен расчет теплообменного аппарата для нагрева виноградного сока.
Выполнив данную курсовую работу, мы приобрели умения и навыки, позволяющие осуществлять техническую реализацию и инженерные расчёты, связанные с грамотной эксплуатацией теплоиспользующих установок, в том числе касающихся транспортирования жидких пищевых сред по трубопроводам с помощью насосов.
В данной курсовой работе такой средой являлось виноградный сок. Проделав все необходимые расчеты такие, как тепловой, конструктивный, гидравлический и расчёт тепловой изоляции, рассчитав все необходимые параметры, мы установили, что наиболее приемлемым насосом для перекачивания данного сока подходит насос марки ОНЦ1М.