Сторінка
4

Проект змієвикового теплообмінника для охолодження цукрового розчину продуктивністю 1800 кг/год

Діаметр патрубка для входу цукрового розчину в апарат:

d = 1,13*= 0,03м

приймаємо d = 0,032 м

Діаметр патрубка для входу охолодної води:

d = 1,13*= 0,024 м

приймаємо d = 0,032 м

Діаметр патрубку для виходу розчину і води приймаємо такий самий як і для входу.

3.3. Гідравлічний розрахунок

Розрахунок проводять для визначення потужності насосів та встановлення оптимального режиму роботи апарату. Потужність, необхідну для переміщення теплоносія через апарат, Вт, визначимо з формули:

N = ; (3.3.1.)

де V -об'ємні витрати рідини, м³/с;

ΔP – перепад тисків в апараті, Па;

- к.к.д. насосу.

Гідравлічний опір апарату складається з опору тертя ΔPі місцевих опорів ΔP. Отже, повний гідравлічний опір:

; (3.3.2.)

де - коефіцієнт гідравлічного тертя;

L – загальна довжина труби, м;

d – діаметр труби, м;

- коефіцієнт місцевого опору;

w – швидкість руху теплоносія, м/с;

- густина теплоносія, кг/м³.

При турбулентному русі в гідравлічно гладких трубах (Re = 4*10³…10):

= ; (3.3.4.)

= = 0,023

Обчислюємо суму коефіцієнтів місцевих опорів в апараті (наближено):

= 1,5*(n-1) =1,5*(59-1) = 87

Тоді ΔP = (0,023*=41760,1 Па;

Потужність приводу насосу цукрового розчину складе :

N = =22,9Вт;

3.4. Розрахунок теплової ізоляції

Теплова ізоляція – один із основних факторів, які зменшують втрати теплоти і зберігають паливо.

Товщина ізоляції повинна бути такою, щоб температура на Ії поверхні була не більшою за 50 ˚С.

tр = 45˚C

tр =21˚C

Середня температура рідини, яку охолоджують:

t=0,5*( t΄с + ) = 0,5*(45+21) = 33˚С

В зв’язку з тим, що середня температура розчину 33˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.

Товщина ізоляції:

; (3.4.1.)

де - теплопровідність ізоляційного матеріалу, Вт/(м*К);

t, t, t- температура відповідно в апараті, на поверхні ізоляції та повітря, що оточує апарат, ˚С;

- сумарний коефіцієнт тепловіддачі від стінки до повітря, Вт/(м²*К);

); (3.4.2.)

В зв’язку з тим, що середня температура розчину 25,5˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.

3.5.Технікo- економічний розрахунок

Техніко-економічний розрахунок теплообмінників дозволяє знайти оптимальні умови роботи апарату з урахуванням капітальних витрат, амортизації обладнання і експлуатаційних витрат.

На інтенсивність теплообміну впливає в першу чергу швидкість руху рідини в теплообміннику. З Ії зростанням підвищується коефіцієнт теплопередачі, зменшуються поверхня теплообміну і капітальні витрати на виготовлення апарату, віднесені до одного року роботи апарату (амортизаційні витрати). Разом з тим збільшення швидкості руху рідини призводить до підвищення гідравлічних опорів і витрат енергії на їх подолання. Внаслідок цього зростає вартість електроенергії, спожитої за рік електродвигуном, який приводить в дію насос для прокачування рідини через теплообмінник, а відповідно, і експлуатаційні витрати.

Оптимальна швидкість руху рідини повинна відповідати мінімуму функції:

К= К+ К; (3.5.1.)