Quy chuẩn theo cách sắp xếp ống hình lục giác đều : n = 140 ống Cách sắp xếp : – Số ống trên một cạnh viền lục giác đều : 8 ống – Số ống trên đường xuyên tâm lục giác đều : 14 ống – Tổng số ống : 140 ống .
9 trang |
Chia sẻ: banmai
| Lượt xem : 19570
| Lượt tải: 8
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PHẦN I : Sơ đồ và nguyên tắc thao tác của thiết bị : Do cấu trúc của thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, nên cho lưu thể nào sạch ( không tạo ra cặn bẩn trên mặt phẳng truyền nhiệt, làm giảm thông số dẫn nhiệt α ) sẽ được cho đi ở khoảng chừng khoảng trống ngoài ống. Lưu thể nào tạo ra cặn bẩn trog quy trình thao tác cho đi ở khoảng chừng khoảng trống trong ống. Mặt khác, lưu thể nào thao tác tại áp suất lớn hoặc cần đổi khác tốc độ lưu thể cũng cần được cho đi ở khoảng chừng khoảng trống trong ống vì ống chịu áp tốt hơn vỏ và khi cần, hoàn toàn có thể thuận tiện đổi khác tốc độ lưu thể bằng bơm. Như vậy, với bài này, ta cho hơi nước bão hòa đi ở khoảng chừng khoảng trống ngoài ống theo hướng từ dưới lên trên và hỗn hợp ( NH4 ) 2SO4 5 % khối lượng đi ở khoảng chừng khoảng trống trong ống theo hướng từ trên xuống dưới. Hơi nước bão hòa khi đi vào khoảng trống trong thiết bị sẽ cung ứng nhiệt lượng đun nóng hỗn hợp gián tiếp qua ống chùm. PHẦN II : Tính toán phong cách thiết kế thiết bị : 1 / Tính lượng nhiệt trao đổi Q. : Q = F Cp ( tF – tf ) Trong đó : F : lưu lượng hỗn hợp đầu, F = 1.389 kg / s tF : nhiệt độ sôi của hỗn hợp, tF = 101 oC Cp : nhiệt dung riêng của hỗn hợp tại tF Tại ∆ t = 76 oC, có Cp = 4187 J / kgoC Vậy Q = 1389 × 4187 × ( 101 – 25 ) = 441 996.468 W 2 / Hiệu số nhiệt trung bình giữa hai lưu thể : a / Hiệu số nhiệt độ lớn : Chọn thđ = 115.17 oC Có : ∆ tđ = 115.17 – 25 = 90.17 oC b / Hiệu số nhiệt độ bé : ∆ tc = 115.17 – 101 = 14.17 oC c / Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể : Có nên nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể được xác lập theo công thức : ∆ ttb ∆ ttb = 41 ( oC ) d / Nhiệt độ trung bình của từng lưu thể là : hơi nước bão hòa : t1tb = 115.17 oC hỗn hợp cần đun : t2tb = 115.17 – 41 = 74.17 oC 3 / Tính thông số cấp nhiệt cho từng lưu thể : a / Tính thông số cấp nhiệt phía hơi nước bão hòa theo công thức : α1 = 2.04 × A Wm2 oC Trong đó : r : ẩn nhiệt ngưng tụ lấy theo nhiệt độ hơi bão hòa ∆ t1 : chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ thành ống truyền nhiệt. H : chiều cao ống truyền nhiệt A : hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng. Chọn chiều cao ống truyền nhiệt H = 2 m Ứng với thđ = 115.17 oC ta có r = 2216 000 J / kg Giả sử chênh lệch nhiệt độ ∆ t1 = 2 oC khi đó ta có nhiệt độ màng nước ngưng là : tm = 115.17 − = 114.17 oC Từ tm = 114.17 oC, tra bảng ta được : A = 183 Vậy : α1 = 2.04 × 183 × α1 = 10 184.945 W / mét vuông độ b / Tính thông số cấp nhiệt phía hỗn hợp ( NH4 ) 2SO4 : Do không có nhu yếu đặc biệt quan trọng, chọn chính sách chảy xoáy không thay đổi. Chọn Re = 35 000 Hệ số cấp nhiệt α tính theo công thức : Nu = 0.021 ɛk Re 0.8 Pr0. 43 ( ) 0.25 ɛk Re 0.8 Pr 0.43 ( ) 0.25 Trong đó : Prt : chuẩn số Prandtl tính theo nhiệt độ trung bình của tường, còn những thông số kỹ thuật khác tính theo nhiệt độ trung bình của dòng. ɛk : thông số hiệu chỉnh tính đến tác động ảnh hưởng của tỷ số giữa chiều dài l và đường kính d của ống. Ta chọn : d = 30 × 2 mm H = 2 m Tính chuẩn số Pr theo công thức : Pr = Trong đó : Cp : nhiệt độ riêng hỗn hợp ở ttb µ : độ nhớt hỗn hợp ở ttb λ : thông số dẫn nhiệt của hỗn hợp ở ttb tính theo công thức : λ = ɛ × Cp × ρ Ở đây : ρ : khối lượng riêng của hỗn hợp M : khối lượng phân tử của hỗn hợp Vậy : λ = 3.58 × 10-8 × 4203.547 × 977.7 × λ = 0.518 W / m độ Do đó : Pr = = 3.933 Tính chuẩn số Prt : Prt = Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ : q1 = α1 × ∆ t1 = 10184.945 × 2 q1 = 20 369.89 W / mét vuông Hiệu số nhiệt độ hai phần thành ống : ∆ t1 = tt1 – tt2 = q1 × Σrt Trong đó : t2 : nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp Σrt : nhiệt trở hai bên ống truyền nhiệt. Σrt = rt1 + + rt2 Với : rt1, rt2 : nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường δ : bề dày của ống truyền nhiệt. Chọn δ = 2 mm = 0.002 m λ : thông số dẫn nhiệt của vật tư làm ống. Với thép CT3 có λ = 46.5 W / m độ Chọn : rt1 = 0.00116 mét vuông độ / W rt2 = 0.00046 mét vuông độ / W Σrt = 0.00116 + + 0.00046 Σrt = 0.001667 mét vuông độ / W Do đó : ∆ t1 = 20369.89 × 0.001667 = 34.01 oC t2 = tt1 − ∆ t1 = 113.17 – 34.01 = 79.16 oC ∆ t2 = tt2 – t2tb = 79.16 – 74.17 = 5 oC Tại nhiệt độ đang xét, có : Cpt = 4303.547 J / kg độ. có : λt = ɛ × Cpt × ρt = 3.58 × 10-8 × 4303.547 × 982.7 × λt = 0.55 W / m độ Prt = = Prt = 2.5 Vậy : α2 ɛk Re 0.8 Pr 0.43 ( ) 0.25 = 0.021 × × 35 0000.8 × 3.930.43 × ( ) 0.25 α2 = 3667.98 W / mét vuông độ q2 = α2 × ∆ t2 = 3667.68 × 5 q2 = 18 338.4 W / mét vuông Có : ɛ = = × 100 % = 11 % 4 / Tính mặt phẳng truyền nhiệt : F = = = 24.102 mét vuông 5 / Số ống truyền nhiệt : Có : n = = = 138 ống dtd = ( dl + dn ) = 0.028 ( m ) Quy chuẩn theo cách sắp xếp ống hình lục giác đều : n = 140 ống Cách sắp xếp : Số ống trên một cạnh viền lục giác đều : 8 ống Số ống trên đường xuyên tâm lục giác đều : 14 ống Tổng số ống : 140 ống. 6 / Đường kính trong thiết bị đun nóng : D = t ( b – 1 ) + 4 dn Trong đó : t : bước ống. Chọn t = 1.3 dn dn : đường kính ngoài ống truyền nhiệt b : số ống trên đường xuyên tâm lục giác đều Vậy : D = 1.3 × 0.03 × ( 14 – 1 ) + 4 × 0.03 D = 0.627 m Chọn D = 0.7 m = 700 mm 7 / Tính lại tốc độ và chia ngăn : a / Xác định vân tốc thực : ωt = F = 5 t / h = 1.389 kg / s n = 140 ống d = 0.026 m ρ = 977.7 kg / m3 Vậy : ωt = = 0.019 m / s b / Xác định tốc độ giả thiết : ωgt = = = 0.66 m / s Chia ngăn thiết bị trao đổi nhiệt để quy trình cấp nhiệt diễn ra ở chính sách chảy xoáy : Số ngăn thiết yếu : m = ωgt ωt = = 34 ngăn Số ngăn quy chuẩn : 64 ngăn. Tính lại chuẩn số Re : Re = = = 64 814 104 Đáp ứng chính sách chảy xoáy. Vậy những kích cỡ của thiết bị đung nóng cần thiết kế là : Bề mặt truyền nhiệt : F = 25 mét vuông Số ống truyền nhiệt : n = 140 ống Đường kính trong thiết bị : D = 700 mm Chiều cao giữa hai mặt bích : H = 2 m
Các file đính kèm theo tài liệu này :
- Thiet_bi_TDN_ong_chum.doc
