Нагрівання і охолодження
Нагрівання й охолодження рідин і газів належать до найпоширеніших процесів у різних галузях харчової промисловості. Залежно від температурних та інших умов ведення процесу застосовують різноманітні методи нагрівання й охолодження. Для кожного конкретного процесу доводиться вибирати технологічно та економічно найдоцільніший метод нагрівання і відповідні теплоносії.
Апарати, призначені для нагрівання й охолодження, називають теплообмінниками. За технологічним призначенням та конструктивним оформленням такі апарати досить різноманітні.
Вихідні дані:
Продуктивність апарата
Температура поживного середовища:
на вході в апарат
на виході із апарата
Початкова температура охолодженої води
Всі інші необхідні дані знаходимо самостійно по ходу розрахунку
1. Тепловий розрахунок
При проектуванні теплообмінних апаратів тепловий розрахунок зводиться до визначення потрібної поверхні теплообміну за рівнянням
де F- площа поверхні теплообміну, м2;
Q – кількість переданої теплоти, Вт;
k – коефіцієнт теплопередачі (кінетичний коефіцієнт), який характеризує швидкість перенесення теплоти, Вт/(м2 . К);
tcp – рушійна сила процесу, або середня різниця температур між теплоносіями, К.
Отже, щоб виконати проектний тепловий розрахунок теплообмінника, треба послідовно визначити теплове навантаження, коефіцієнт теплопередачі та середню різницю температур.
Для знаходження рушійної сили процесу будуємо графік температур:
Т,°С
135
Δtб
75
Δtм 28
10
F,м²
1.1 Визначення середньої температури
, тому
1. 2 Теплофізичні властивості води визначаємо з табл. Додаток 1 за середнім значенням температур :
густина
теплопровідність
коефіцієнт динамічна в’язкість
питома теплоємність
Критерій Прандтля
1.3 Теплофізичні властивості поживного середовища (50%- цукрового розчину) визначаємо з табл. Додаток 6 за середнім значенням температур:
густина
теплопровідність
коефіцієнт динамічна в’язкість
питома теплоємність
Критерій Прандтля
1.4 Складаємо тепловий баланс,для визначення теплового навантаження теплообмінника:
,де
і – масові витрати відповідно холодного теплоносія і поживного середовища, кг/с;
і – питома теплоємність теплоносіїв, Дж/(кг. К);
- температури середовища на вході в апарат і на виході з нього, °С.
- температури води на вході в апарат і на виході з нього, °С.
Вт
Вт
Вт
Розрахунок по воді
Задаємося швидкістю току води в міжтрубному просторі.
Нехай Wв = 0.3 м/с
- закон нерозривності руху потоку.З цього закону визначаємо величину :
м2
м
Re = Wd/
С = 1.16 – тому що відсутні сегментні перегородки.
Розрахунок в трубному просторі.
Задаємося швидкістю току поживного середовища в трубах.
Нехай W=1 м/с
З інженернх міркувань вибираємо оптимальний діаметр трубок,який становитиме:
м