Расчет коэффициента теплоотдачи от насыщенного пара трубкам: определение температуры пленки конденсата, определение разности температур, определение критерий Галилея, определение критерия при конденсации, критерия Нуссельта, числа трубок в одном ходе, среднего коэффициента теплоотдачи ( от пара к продукту), определение тепловой нагрузки на аппарат, поверхности теплообмена, длины труб, расход греющего пара

3. Конструкторский расчет

Определение диаметра окружности, описывающий пучек труб;

Определение диаметра патрубка, подводящего греющий пар;

Определение диаметра патрубка для отвода конденсата;

Определение диаметра патрубка для подвода подсолнечного масла;

Определение диаметра патрубка для отвода подсолнечного масла;

Расчет толщины крышки плавающей головки;

Расчет шпилек, крепящих крышку плавающей головки;

Определение толщины трубной решетки плавающей головки;

4. Расчёт теплоизоляции.

Введение

Теплоиспользующие аппараты, применяемые в пищевых производствах для проведения теплообменных процессов, называют теплообменниками. По принципу действия теплообменники делятся на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

В рекуперативных теплообменниках теплоносители разделаны стенкой и теплота передается от одного теплоносителя к другому через разделительную стенку.

В регенеративных теплообменниках одна и та же теплообменная поверхность омывается попеременно горячим и холодным теплоносителями. Теплообменная поверхность аккумулирует теплоту горячего теплоносителя, а затем отдает его холодному теплоносителю.

В смесителях аппаратах передача теплоты происходит при непосредственном взаимодействии теплоносителей.

Рекуперативные теплообменники в зависимости от конструкции делятся на кожухотрубные, типа «труба в трубе», змеевиковые, пластинчатые т. д.

Кожухотрубные наиболее распространены в пищевых производствах, благодаря своей компактности, простоте в изготовлении и надежности в работе. Кожухотрубный теплообменник состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен трубными решетками с закрепленными в них греющими трубами. Пучок труб делит весь объем корпуса теплообменника на трубное и межтрубное пространства. Для ввода теплоносителей корпус и крышки имеют патрубки. Теплообмен между теплоносителями осуществляется через стенки труб.

С целью интенсификации теплообмена в кожухотрубных теплообменниках пучок труб секционируют, т.е. разделяют на несколько секций (ходов), по которым теплоноситель проходит последовательно. При этом соответственно числу ходов увеличивается скорость движения среды, а следовательно, и коэффициент теплоотдачи, уменьшается потребная поверхность теплообмена и геометрические размеры теплообменника. Разбивка труб на ряд ходов достигается с помощью перегородок в крышках.

Кожухотрубные теплообменники используются для теплообмена между конденсирующим паром и жидкостью. Жидкость пропускается по трубам, а пар в межтрубном пространстве.

Преимущество кожухотрубных теплообменников заключается в компактности, невысоком расходе металла, легкости отчистки труб изнутри. Недостатки этих теплообменников: сложность достижения высоких скоростей теплоносителей, за исключением многоходовых теплообменников, трудность очистки межтрубного пространства, недоступность его для осмотра и ремонта, сложность изготовления из металлов, не поддающихся развальцовке сваркой.

1. Исходные данные

2. Тепловой расчет

2.1 Определение средней разности температур

Средняя температура подсолнечного масла:

2.2 Определение критерия Рейнольдса

Где V2 - cкорость движения хлористого натрия при V2 =1м/с

dвн - внутриний диаметр трубок; dвн = 0,021 м;

V2 - коэффициент кинематической вязкости хлористого натрия при t2 = 65.5 c

2.3 Определение критерия Нуссельта

2.4 Критерий Pr 2 при t 2=106,6 C

2.5 Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к подсолнечному маслу

2.6 Коэффициент теплоотдачи a 1 от насыщенного пара 2 к трубкам:

2.6.1 Температура пленки конденсата

2.6.2 Разность температур

2.6.3 Критерий Галилея

2.6.4 Критерий Куттеладзе

2.6.5 Критерий Нуссельта для расчета теплоотдачи к одному ряду горизонтальных труб

Коэффициент теплоотдачи для верхнего ряда трубок

2.6.6 Число труб в одном ходе (пучок)

2.6.7 Число трубок по наружной стороне шестиугольника определяем из зависимости

2.6.8 Средний коэффициент теплоотдачи для всего пучка труб

2.6.9 Теоретический коэффициент от пара к подсолнечному маслу

2.6.10 Принимаем коэффициент использования поверхности теплообмена =0,9. Тогда расчетный коэффициент теплопередачи

2.6.11 Тепловая нагрузка аппарата

2.6.12 Поверхность теплообмена

2.6.13 Длина трубок

2.6.14 Действительная поверхность теплообмена

2.6.15 Расход греющего пара

3. Конструкторский расчет

Основные размеры кожухотрубного теплообменного аппарата с неподвижными трубными решетками принимаем по ГОСТам 15119-79, 15120-79, 15121-79, 15122-79.

Размещение отверстий под трубы в трубных решетках и основные размеры принимаем по ГОСТ 15118-79.

3.1 Определение диаметра окружности, описывающий пучок труб

3.2 Определение диаметра патрубка, подводящего греющий пар

3.3 Диаметр патрубка для отвода конденсата

3.4 Определение диаметра патрубка для подвода подсолнечного масла

3.5 Определение диаметра патрубка для отвода масла

Коэффициент гидравлического сопротивления пучка одного хода труб:

Расчет на прочность деталей теплообменника

Принимаем материал крышки сталь IXI8H9T =1251 кг/см і

3.6 Толщина крышки плавающей головки

3.7 Расчет шпилек, крепящих крышку плавающей головки.

Усилие, действующее на шпильки

3.8 Диаметр трубной решетки

4. Расчет теплоизоляции исходя из температуры воздуха помещения

4.1 Принимаем теплоизоляционный материал. Наиболее подходящим является савелит. Удельный вес =450 кг/мі, коэффициент теплопроводности =0,098 Вт/м, К

4.2 Толщина слоя изоляции

4.3 Определение толщены обечайки