Задание по курсовому проекту.

Рассчитать и запроектировать холодильник-конденсатор для конденсации водяного пара по следующим данным:

• производительность Gп = 10 т/ч;
• давление пара Pп = 4 ат;
• пар насыщенный;
• начальная температура охлаждающей воды t2н = 25 ºС;
• конечная температура охлаждающей воды t2к = 40 ºС;
• температура конденсата t1к = 90 ºС.

Расчетная часть

I. Тепловой расчет

. Схема процесса:

Зоны:- конденсация насыщеного пара при tконд;- охлаждение конденсата до t1к.

расчет тепловой нагрузки аппарата

. Температуру парового потока на входе определяем по таблице LVII [1, с.550]:

При Pп = 4 ат = 4 кгс/см2 tнас = 142,9 ºС.

. Количество тепла при конденсации насыщеных паров:

конд = Gп×r = (10*1000/3600)(2141*1000) = 5947222 Вт,

где r = 2141кДж/кг - теплота конденсации насыщеного пара (определяется по таблице LVII [1, с.550]).

. Количество тепла при охлаждении конденсата:

Qохл = Gп×ск×(tнас - t1к) = (10*1000/3600)(1,005*4,19*103)(142,9-90) = 618783 Вт,

где cк = 1,005 ккал/кгК - удельная теплоемкость конденсата при Dtср.к = (t1к+ tнас)/2 = 116ºС (определяется по номограмме XI [1, с.562]).

. Общая тепловая нагрузка конденсатора:

= Qконд + Qохл = 5947222 + 618783 = 6566005 Вт.

расчет движущей силы теплопередачи

. Расход охлаждающей воды:

в = Q/(cв×(t2к - t2н)) = 6566005/(1,001*4,19*103*(40-25)) = 104,371 кг/с,

где св = 1,001 ккал/кгК - удельная теплоемкость охлаждающей воды при Dtср.в = (t2к+ t2н)/2 = 33ºС (определяется по номограмме XI [1, с.562]).

. Граничная температура:

x = Qохл/(Gв×св) + t2н = 618783/((10*1000/3600)(1,005*4,19*103)) + 25 = 26,4 ºС.

. Средняя разность температур для зоны конденсации насыщеного пара:

ºС.

. Средняя разность температур для зоны охлаждения конденсата:

ºС.

ориентировочный расчет поверхности теплопередачи

. Максимальная поверхность конденсации:

конд = Qконд/(Kконд×Dtср.конд) = 5947222/(800*109,7) = 67,8 м2,

где Кконд = 800 Вт/м2К - минимальный коэффициент теплопередачи (взяли по таблце II.1 [2, с.21]).

. Максимальная поверхность охлаждения конденсата:

охл = Qохл/(Kохл×Dtср.охл) = 618783/(800*88,4) = 8,7 м2,

где Кохл = 800 Вт/м2К - минимальный коэффициент теплопередачи (взяли по таблце II.1 [2, с.21]).

. Полная максимальная поверхность теплопередачи:

ор = Fконд + Fохл = 67,8 + 8,7 = 76,5 м2.

уточненный расчет поверхности теплопередачи и выбор аппарата

. Для обеспечения турбулентного течения воды при Reв > 10000 скорость в трубах с dн = 25x2 мм должна быть больше wв:

м/с,

где dв = 25 - 2*2 = 21 мм, ?в = 0,7523 мПа×с - динамическая вязкость воды при Dtср в = (t2н + t2к)/2 = 33ºС (определяется по таблице VI [1, с.514]), ?в = 995 кг/м3 - плотность воды при Dtср = (t2н + t2к)/2 = 33ºС (определяется по таблице XXXIX [1, с.537]).

. Объемный расход воды:

в = Gв/ ?в = (10*1000/3600)/995 = 0,105 м3/с.

. Число труб 25x2 мм, обеспечивающих объемный расход воды при Reв = 10000:

. Условию n < 842 и F < 76,5 м2 удовлетворяет (по таблице 4.12 [1, c.215]) теплообменник с параметрами:

Диаметр кожуха внутренний D = 0,8 м;

Число ходов z = 1;

Число труб n = 465;

Поверхность теплообмена F = 73 м2;

Длина труб l = 2 м;

Трубное проходное сечение Sт = 16,1×10-2 м2;

Межтрубное проходное сечение Sм = 7,9×10-2 м2;

Число рядов труб np = 23;

Общая длина аппарата L = 3,07 м.

17. Уточняем значение критерия Reв:

Reв = Re×n/n = 10000*842/465 = 18099.

. Уточненное значение скорости в трубах:

м/с.

холодильник конденсатор пар

19. Критерий Прандтля для воды при Dtср в = (t2н + t2к)/2 = 33ºС:

в = св×?в/lв = 4194*(0,7523*10-3)/(62,3*10-2) = 5,06,

где lв = 62,3×10-2 Вт/мK - коэффициент теплопроводности воды при Dtср в = (t2н + t2к)/2 = 33ºС (определяется по таблице XXXIX [1, с.537]).

. Определяем критерий Нуссельта для воды:

в = 0,021×Reв0,8×Prв0,43×( Prв/ Prст.в)0,25×el = 0,021*(18099)0,8*(5,06)0,43*1,05*1 = 112,8,