ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Кафедра процессы и аппараты пищевых производств ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Методические указания для выполнения курсовых работ для студентов всех форм обучения специальности 240902 «Пищевая биотехнология» КЕМЕРОВО 2007 Составитель: Д.М. Бородулин, канд. техн. наук, доцент Рекомендовано и утверждено на заседании кафедры процессы и аппараты пищевых производств Протокол № 6 от 30.08.07 Рекомендовано методической комиссией механического факультета Протокол № ….от… В методических указаниях представлены основы проектирования аппаратов для проведения типовых процессов химической и пищевой технологиях. Даны принципы выбора и расчета теплообменника типа «труба в трубе», кожухотрубного конденсатора, барабанной сушилки, выпарного аппарата. В данном указании даны все необходимые справочные данные. © КемТИПП, 2007 2 1. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА ТИПА «ТРУБА В ТРУБЕ» 1.1. Тепловой расчет Произвести расчет и выполнить чертежи теплообменника типа «труба в трубе» для нагрева G2=8000 кг/ч=8000/3600=2,22 кг/с CaCl2 от температуры t2н=20˚С до температуры t2к=56˚С. Греющий агент – вода входит в теплообменник с температурой t1н=98˚С. Определяем температуру воды на выходе из теплообменника с учетом прямоточной схемы движения теплоносителей. t1к- t2к=25˚С ÷ 30˚С, тогда t1к= t2к+ 30=56+30=86˚С Определим теплофизические свойства теплоносителей по средним температурам из таблиц приложения 1. Для горячего теплоносителя «Вода»: tопр= 98 + 86 = 92 ˚С; 2 с1=4609 Дж/кг×К; ρ1=963,92 кг/м3; -6 2 ϑ 1=0,3198×10 м /с; λ1= 0,6816 Вт/м×К. Для холодного теплоносителя «CaCl2»: tопр= 20 + 56 = 38 ˚С; 2 с2=2923 Дж/кг×К; ρ2=1219 кг/м3; -6 2 ϑ 2=1,234×10 м /с; λ 2=0,604 Вт/м×К. По формуле теплообмена ∆tср ˚С: Грасгоффа определяем ∆tср = движущую ∆t б − ∆t м ∆t . 2,3 lg б ∆t м силу процесса (1) где ∆tм= t2к- t1к=86-56=30˚С ∆tб= t2н- t1н=98-20=78˚С 3 t t2Н вода t2К ∆tб t1К ∆t м CaCl t1Н F Рис.1. Прямоточная схема движения теплоносителей 78 − 30 = 50,9 ˚C. 2,3 lg× 0,41 ∆tср= Из формулы теплового баланса определим тепловой поток от греющего агента к охлаждающему Q, Вт: Q= G1×C1×(t1k – t1н)= G2×C2×(t2k – t2н). Q=2,22×2923×(56-20)=233606,16 Вт. Расход горячей воды определяем по формуле: Q G1 = . с1 (t1Н − t1K ) G1= (2) 233606,16 = 4,22 кг/с. 4609 × (98 − 86) По таблице 1, в зависимости от вида теплообмена, выбираем ориентировочный коэффициент теплоотдачи K=340 Вт/(м2×К). Площадь поверхности теплообмена F, м2 определяем из основного уравнения теплоотдачи: Q = K×F×∆tср. (3) Пренебрегая тепловыми потерями находим: 4 F= Q 233606.16 2 = = 13,5 м . K × ∆tСР 340 × 50,9 Таблица 1 Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи К Вид теплообмена От газа к газу От газа к жидкости От конденсирующегося пара к газу От жидкости к для воды жидкости: для углеводородов и масел к воде От конденсирующегося к кипящей жидкости водяного пара: к органическим жидкостям K, Вт/(м2×К) вынужденное свободное движение движение 10-40 4-12 10-60 6-20 10-60 6-12 800-1700 140-430 120-270 30-60 800-3500 300-1200 300-2500 120-340 60-170 Определяем рабочие параметры теплообменника из таблиц 1 и 2 приложения 2 при F=13,5 м2. Произведем расчет трех вариантов: №1 при F=12,88 м2 Количество труб –12 Длина трубы l = 6000 мм = 6 м Основные размеры Dнар=89 мм ; δст= 4мм; Dвн= 89-2×4=81 мм; dнар=57 мм; δст= 3,5мм; dвн= 57-3,5×2=50 мм. №2 при F=15,26 м2 Количество труб –5 Длина трубы l = 12000 мм=12 м Основные размеры Dнар=159 мм ; δст= 5мм; Dвн= 159-2×5=149 мм; dнар=108 мм; δст= 4мм; dвн= 108-4×2=100 мм. №3 при F=16,28 м2 Количество труб –18 Длина трубы l = 6000 мм=6 м Основные размеры 5 Dнар=89 мм ; δст= 4мм; Dвн= 89-2×4=81 мм; dнар=57 мм; δст= 3,5мм; dвн= 57-3,5×2=50 мм. Вариант №1 F=12,88 м2 Воспользовавшись законом сплошности потока G=ρ×w×S, определяем среднюю скорость обоих теплоносителей по формуле: а) для холодного теплоносителя W2 = G2 , ρ2 × S2 где S2 – живое сечение потока холодного теплоносителя S2= (4) π 4 ×d2вн, м2. S2=0,785×0.052=0,00196 м2. W2= 2,22 = 0,929 м/с. 1219 × 0,00196 б) для горячего теплоносителя W1 = G1 , ρ1 × S1 (5) где S1 – живое сечение потока горячего теплоносителя S1= π 4 ×(D2вн-dнар2) м2. S1= 0,785× (0,0812-0,0572)=0,00259 м2. W1= 4,22 = 1,6903 м/с 963,92 × 0,00259 Определяем критерий Рейнольдса по формуле: а) для холодного теплоносителя Re2= W2 × d Э 2 ϑ2 , (6) где dЭ2 – эквивалентный диаметр, dЭ2= dвн=0,05 м. 6 Re2= 0,929 × 0,05 = 0,0376 × 106 −6 1,234 × 10 б) для горячего теплоносителя: Re1= W1 × d Э1 ϑ1 , (7) где dЭ2=Dвн – dн=0,081-0,057=0,024 м. Re2= 1,6903 × 0,024 = 0,126851 × 106 =126851 −6 0,3198 × 10 Определяем Критерий Прандтля по формуле: а) для холодного теплоносителя Pr2= с2 × ϑ2 × ρ 2 λ2 . (8) 2923 × 1219 × 1,234 × 10−6 = 7,279 . Pr2= 0,604 б) для горячего теплоносителя критерий Прандтля выбираем по таблице 2 приложения 1. Pr1 =2,09. Далее выбираем одно из трех критериальных уравнений для определения критерия Нуссельта, в зависимости от режима движения теплоносителей. Для турбулентного режима движения теплоносителя (Re>10000): Nu=0,021×Re0,8×Pr0,43×(Pr/Prст)0,25×εl, (9) где εl – поправочный коэффициент учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи, отношение длины трубы l к ее диаметру d. Его значения приведены в таблице 2; 0,25 (Pr/Prст) – отношения критерия Прандтля к критерию Прандтля при температуре стенки с достаточной точностью можно принять равным 0,93. Для переходного режима движения теплоносителя (2320<Re>10000): 7 Nu=0,008×Re0,9×Pr0,43. (10) Для ламинарного режима движения теплоносителя (2320>Re): Nu=0,15×Re0,33×Pr0,43×Gr0,1×(Pr/Prст)0,25, (11) где Gr – критерий Грасгофа. Gr = g × l 3 × β × ∆t ν2 , (12) где β – коэффициент объёмного расширения теплоносителя, К-1; ∆t – разность температур стенки и жидкости либо пара (либо наоборот), К. Таблица 2 Значения поправочного коэффициента εl Re 4 10 204 504 105 106 10 1,23 1,18 1,13 1,1 1,05 20 1,13 1,1 1,08 1,06 1,03 Отношение l/d 30 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 40 1,03 1,02 1,02 1,02 1,01 50 и более 1 1 1 1 1 Итак, для холодного теплоносителя при Re> 10000 (режим движения турбулентный) выбираем соответствующую формулу (9), с учетом того, что l/d=6/0,057=105,3. l/d>50; следовательно εl=1. Nu2=0,021×376000,8×7,2790,43×0,93×1=246,929 б) для горячего теплоносителя воспользуемся аналогичной формулой так как Re> 10000 (режим движения турбулентный), с учетом l/d=6/0,081=74. l/d>50; следовательно εl=1. Nu1=0,023×1268510,8×2,090,43×0,93×1=381,113 8 Далее находим коэффициент теплоотдачи от внутренний стенки малой трубы к холодному теплоносителю α Вт/(м2×К), по формуле: α2 = α2= Nu2 × λ2 , dЭ 2 (13) 246,929 × 0,604 2 = 2982,902 Вт/(м ×К). 0,05 Коэффициент теплоотдачи от горячей воды к нагруженной стенке малой трубы определяем по формуле: α1 = α1= Nu1 × λ1 . d Э1 (14) 381,113 × 0,6816 2 = 10823,8 Вт/(м ×К). 0,024 Коэффициент теплоотдачи К Вт/(м2×К), определяем по формуле: К= 1 , δ СТ 1 + + r1 + r2 + α 1 λСТ α2 1 (15) где δСТ – толщина стенки малой трубы, δСТ = 3,5 мм = 0,0035м; λСТ – коэффициент теплопроводности материала стенки выбирается по таблице 20 приложения 1, для стали λСТ=46,5 Вт/(м×К); r1 – термическое сопротивление загрязнения малой трубы со стороны холодного CaCl2; r2 – термическое сопротивление загрязнения малой трубы со стороны горячей воды; r1 и r2 – выбираем из таблицы 3. Для органической жидкости: 1 rзагр =5800; rзагр= 1 2 = 0,000172 (м ×К)/Вт; 5800 r2=0,000172 (м2×К)/Вт. Для горячей воды: (хорошего качества): 9 1 rзагр =5800; r1=0,000172 (м2×К)/Вт. Таблица 3 Тепловая проводимость загрязнений стенок 1/rз 1/rз, Вт/(м2×К) 1400-1860 1860-2900 2900-5800 11600 2800 2900 1160 5800 5800 11600 Теплоносители загрязненная среднего качества хорошего качества дистиллированная Вода: Воздух Нефтепродукты, масла, пары хладоагентов Нефтепродукты сырые Органические жидкости, рассолы, жидкие хладоагенты Водяной пар, содержащий масла Пары органических жидкостей Тогда. К= 1 1 1 0.0035 + + 0,000172 + 0,000172 + 2982,92 46,5 10823,6 = 1182,03 Вт/(м2×К). Плотность теплового потока определяем по формуле: q= K×∆tср= 1182,03×50,9=60165,32 Вт/м2. (16) Находим необходимую поверхность теплопередачи по формуле: F= Q Q = м2. K × ∆t СР q (17) F=233606,16/60108,09=3,9 м2. Вариант №2 F=15,26 м2 Вариант №2 рассчитывается аналогично 1 варианту. Полученные данные. 10 W1 = 0,529 м/с. W2 = 0,231 м/с. Re1 = 67800. Re2 = 18700. Pr1 = 2,09. Pr2 = 7,27. Nu1 = 230,90. Nu2 = 141,22. α1 = 3838,57 Вт/(м2×К). α2 = 852,68 Вт/(м2×К). К = 536,79 Вт/(м2×К). q = 27322,65 Вт/м2. Q = 233606,16 Вт. F = 8,549 м2. Вариант №3 F=16,28 м2 Вариант №3 рассчитывается аналогично 1 варианту. Полученные данные. W1 = 1,69 м/с. W2 = 0,929 м/с. Re1 = 126851. Re2 = 37600. Pr1 = 2,09. Pr2 = 7,27. Nu1 = 381,11. Nu2 = 246,92. α1 = 10823,8 Вт/(м2×К). α2 = 2982,9 Вт/(м2×К). К = 1182,03 Вт/(м2×К). q = 60165,32 Вт/м2. Q = 233606,16 Вт. F = 3,9 м2. Для дальнейшего расчета из трех вариантов выбираем 1 или 3 так как в них F – наименьшая, а К – наибольший. 1В: F=3,9 м2; К=1182,03 Вт/(м2×К). 2В: F=16,28 м2;; К=536,79 Вт/(м2×К). 3В: F=3,9 м2; К=1182,03 Вт/(м2×К). 1.2. Расчет изоляции аппарата Толщину изоляционного слоя δиз м, определяем по формуле: 11 δиз=λиз( 1 1 − ), Kn αn (18) где λиз – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, принимаем из таблицы 20 приложения 1 для шлаковой ваты λиз=0,07 Вт/(м×К); Кn – коэффициент теплопередачи в окружающую среду, Вт/(м2×К). Кn= α п tиз − t воз t гр − t воз , (19) где αn – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху, Вт/(м2×К). αn=9,3+0,06 tиз; tиз – допустимая температура поверхности изоляции. tиз= 40÷60˚C; tвоз – температура окружающей среды. tвоз= 15 ÷ 25˚C. Тогда. αn=9,3+0,06×60=12,9 Вт/(м2×К). Кn= α п t из − t воз 60 − 20 = 12,9 × = 12,9×0,513=6,61 Вт/(м2×К). 98 − 20 t гр − t воз δиз=λиз( 1 1 1 1 − − )=0,07×( )=0,00516 м = 5,16 мм; Kn αn 6,61 12,9 Толщина изоляции теплообменного аппарата в нашем случае составляет δиз=5,16 мм. 1.3. Определение размеров патрубков Диаметры патрубков определяем из соотношения: π × dn 4 2 = G G d 0 , 785 = => п . ρ ×W ρ ×W (20) Диаметр патрубка для горячего теплоносителя будет равен: 12 4,22 G1 = =0,039 м = 39мм. 963,92 × 0,929 ρ1 × W1 d п = 0,785 Диаметр патрубка для холодного теплоносителя будет равен: d п = 0,785 2,22 G2 = =0,034 м = 34мм. 1219 × 1,6903 ρ 2 × W2 1.4. Гидравлический расчет Для холодного теплоносителя Мощность насоса N кВт, определяем по формуле: N= ∆р2 × V2 , 1000 × η (21) где ∆р2 – потери напора в теплообменнике, Па; V2 – объемный расход холодного теплоносителя, м3/с; η – КПД насоса, η = 0,6 ÷ 0,8. Гидравлическое сопротивление аппарата складывается из потерь давления на преодоление сопротивления трения ∆ртр и на преодоление местных сопротивлений ∆рмс. ⎛ l ⎞ W2 2 ρ 2 + Σξ ⎟⎟ × ∆p2 = ∆ртр + ∆рмс = ⎜⎜ λ , d 2 2 ⎝ ⎠ (22) где λ – коэффициент гидравлического трения; l и d – длина и диаметр трубы, м; ζ – коэффициент местного сопротивления, принимается по таблице 4. Коэффициент гидравлического трения при ламинарном движении теплоносителя определяют по формуле: λ= 64 . Re (23) 13 При турбулентном движении в гидравлически шероховатых трубах в зоне гладкого трения (Re < 105) λ определяют по формуле: Таблица 4 Коэффициенты местного сопротивления ζ Вид местного сопротивления Входная и выходная камера (удар и поворот) Поворот на 1800 между ходами и секциями Поворот на 1800 через колено Вход в трубы или выход из них Вход в межтрубное пространство под углом 900 к рабочему потоку Выход из межтрубного пространства под углом 900 к рабочему потоку Поворот на 900 в межтрубном пространстве λ= 0,316 . Re 0.25 ζ 1,5 2,5 2 1 1,5 1 1 (24) При турбулентном движении в доквадратичной области сопротивления ∆ ∆ (20 〈 Re〈500 ) коэффициент λ зависит как от критерия Рейнольдса, так и от d d шероховатости труб и определяется по формуле: ∆ d λ = 0,11( + 68 0.25 ) , Re (25) где ∆ – высота выступов шероховатостей, в расчетах можно принять ∆=0,2мм. ∆ В области квадратичного сопротивления (Re〉500 ) коэффициент λ d определяется по формуле: ∆ d λ = 0,11( ) 0.25 . (26) Итак, для холодного теплоносителя Re2 = 37600 следовательно, коэффициент λ определяем по формуле: 14 0,316 0,316 = = 0,0227 . 0.25 0 , 25 37600 Re 2 λ= Тогда. ∆p2 = (0,0227 6 0,929 2 × 1219 + 1,5 + 2 + 1,5 + 1 + 1) × =4939 Па. 0,05 2 N= 44939 × 0,0018 = 0,015 кВт. 1000 × 0,7 Из таблицы 5 по мощности выбираем центробежный насос Х2/25 с типом электродвигателя АОЛ-12-2. Таблица 5 Технические характеристики центробежных насосов Марка Х2/25 Х8/18 Q, м3/с 4,2×10 -4 2,4×10-3 Х8/30 2,4×10-3 Х20/18 5,5×10-3 Х20/13 5,5×10-3 Х20/53 5,5×10-3 Н, м ст.ж n, с-1 ηн 25 11,3 14,8 18 17,7 24 30 10,5 13,8 18 18 25 31 34,4 44 53 50 - 48,3 0,4 48,3 0,5 48,3 0,6 48,3 0,55 48,3 0,6 Электродвигатель тип N, кВт АОЛ-12-2 1,1 АО2-31-2 3 АО2-31-2 ВАО-31-2 АО2-32-2 4 АО2-32-2 ВАО-31-2 АО2-31-2 3 АО2-31-2 ВАО-31-2 АО2-41-2 5,5 АО2-41-2 ВАО-41-2 АО2-51-2 13 АО2-51-2 ВАО-51-2 ηдв 0,82 0,83 0,82 0,87 0,87 0,84 0,89 0,87 15 Для горячего теплоносителя Для горячего теплоносителя число Re = 126851, которое попадает под ∆ 0,0002 = 4,1) следовательно, коэффициент λ условие (Re = 126851〉 500 = 500 d 0,024 определяется по формуле: ∆ d λ = 0,11( ) 0.25 = 0,11( 0,0002 0, 25 ) = 0,033 . 0,024 (27) Тогда. ⎛ l ⎞ W12 ρ1 ∆p1 = ⎜⎜ λ + Σξ ⎟⎟ × . 2 ⎝ d1 ⎠ (28) 6 1,69 2 × 963,92 + 1 + 1 + 1,5 + 1,5 + 1) × =19615 Па. ∆p1 = (0,033 0,024 2 Мощность насоса N кВт, определяем по формуле: N= N= ∆р1 × V1 . 1000 × η (29) 19615 × 0,0043 = 0,12 кВт. 1000 × 0,7 Из таблицы 5 по мощности выбираем центробежный насос Х2/25 с типом электродвигателя АОЛ-12-2. В приложении 2 представлены основные, габаритные размеры и техническая характеристика элементов теплообменника типа «труба в трубе», а так же сборочные чертежи теплообменника. 16 2. РАСЧЕТ КОЖУХОТРУБНОГО КОНДЕНСАТОРА 2.1. Тепловой расчет Произвести тепловой расчёт кожухотрубного конденсатора для конденсации Д = 6000 кг/ч = 1,67 кг/с водяного пара. Охлаждающий агент – вода, с начальной температурой t2Н = 16 0С, давление пара Р = 1,4 ат. Примем температуру воды на выходе из конденсатора t2К = 44 0С. Определим теплофизические свойства теплоносителей по средним температурам из таблиц приложения 1. Для горячего теплоносителя «Пар»: При Р = 1,4 ат tп=108,7˚С; r = 2238000 Дж/кг; ρ1=953,1 кг/м3; µ1=0,000263 Па×с; λ1= 0,684 Вт/м×К. Для холодного теплоносителя «Вода»: tопр= 16 + 44 = 30 ˚С; 2 ρ2=995,7 кг/м3; с2 = 4174 Дж/(кг×К); λ 2=0,618 Вт/м×К; µ2 =0,0008015 Па×с; Pr2 = с2 µ2/ λ2 = 5,42. Тепловая нагрузка аппарата Q Вт, при конденсации насыщенных паров рассчитывается по формуле: Q = Д×r, (1) где Д – расход пара кг/с, r – удельная теплота конденсации Дж/кг;. Q = 1,67 × 2238000 = 3737460 Вт. Расход воды G2 кг/с, определяем по формуле: 17 G2 = Q , c 2 ( t 2К − t 2Н ) (2) где с2 – теплоёмкость воды Дж/(кг×К);, t2Н и t2К – соответственно начальная и конечная температуры воды ˚С. Подставим в формулу (2) исходные данные и полученное значение тепловой нагрузки Q, получим: G2 = 3737460 = 31,98 кг/с. 4174 ⋅ (44 − 16) Среднюю разность температур определяем по формуле: ∆t СР = ∆t Б − ∆t М ∆t , 2,3lg Б ∆t М (3) где ∆tБ = tK – t2H = 107,14 – 16 = 91,14 ˚С; ∆tМ = tK – t2K = 107,14 – 44 = 63,14 ˚С. Подставляя полученные значения в формулу (3), получим: ∆t CP = 91,14 − 63,14 = 76,37 ˚С. 91,14 2,3lg 63,14 Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи КОР для вынужденного движения примем равным 1000 Вт/(м2×К) (по табл. 1, 1 главы). Ориентировочное значение поверхности теплообмена вычисляем по следующей формуле: FOP = FOP = Q . K OP × ∆t CP (4) 3737460 = 48,94 м 2 . 1000 × 76,37 18 Для расчётов следует брать теплообменники с большей поверхностью теплообмена, рассчитанной выше. Задаваясь числом Рейнольдса Re2 = 15000, определим соотношение n/z для конденсатора из труб диаметром dH = 25х2 мм. Соотношение вычисляем по формуле: 4G 2 n = , z πdµ 2 Re 2 (5) где n – количество труб в конденсаторе; z – число ходов в конденсаторе. n 4 × 31,98 = = 161,36 . z 3,14 × 0,021 × 0,0008015 × 15000 Из таблицы 1 следует выбирать теплообменники, у которых соотношение n/z приблизительно соответствует вычисленному и приблизительно равно ориентировочному значению поверхности теплообмена Необходимо рассчитать три варианта конденсатора, и выбрать один, у которого наблюдается максимальный коэффициент теплопередачи при минимальном значении поверхности теплообмена. Это повышает эффективность работы аппарата. Вариант 1. В соответствии с таблицей 1 принимаем конденсатор с диаметром кожуха D = 600 мм, диаметром труб d = 20 х 2 мм, числом ходов z =6, числом труб n = 316, длиной труб L = 3 м. Действительное число Рейнольдса Re2 определим из формулы (5): Re 2 = Re 2 = 4 ⋅G2 ⋅ z . πdnµ 2 (6) 4 × 31,98 × 6 = 60318,35 . 3,14 × 0,016 × 0,0008015 × 316 Коэффициент теплоотдачи α2 Вт/(м2×К), от стенки кипятильных трубок к воде определяем по формуле, полученной из критериального уравнения для турбулентного движения теплоносителя, принимая отношение (Pr/PrCT)0,25 = 1: 19 Таблица 1 2 20×2 25×2 20×2 25×2 20×2 273 325 25×2 400 20×2 25×2 600 20×2 25×2 800 20×2 25×2 1000 20×2 25×2 1200 20×2 Число труб Диаметры и толщина труб 1 159 Число ходов Диаметр кожуха Параметры кожухотрубных теплообменников и конденсаторов 3 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 4 6 1 2 4 6 1 2 4 6 1 2 4 6 1 2 4 6 1 2 4 6 1 2 4 6 4 19 13 61 37 100 90 62 56 181 166 111 100 389 370 334 316 257 240 206 196 717 690 638 618 465 442 404 384 1173 1138 1072 1044 747 718 666 642 1701 1658 1580 1544 Поверхность теплообмена при длине труб (м2) 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 6,0 9,0 5 1,0 1,0 4,0 3,0 - 6 2,0 1,5 6,0 4,5 9,5 8,5 7,5 6,5 - 7 2,5 2,0 7,5 6,0 12,5 11,0 10,0 9,0 23,0 21,0 17,0 16,0 49 47 42 40 40 38 32 31 90 87 80 78 73 69 63 60 - 8 3,5 3,0 11,5 9,0 19,0 17,0 14,5 13,0 34,0 31,0 26,0 24,0 73 70 63 60 61 57 49 46 135 130 120 116 109 104 95 90 221 214 202 197 176 169 157 151 - 9 25,0 22,5 19,5 17,5 46,0 42,0 35,0 31,0 98 93 84 79 81 75 65 61 180 173 160 155 146 139 127 121 295 286 269 262 235 226 209 202 427 417 397 388 10 68,0 63,0 52,0 17,0 147 139 126 119 121 113 97 91 270 260 240 233 219 208 190 181 442 429 404 393 352 338 314 302 641 625 595 582 11 91 405 390 361 349 329 3)2 285 271 663 643 606 590 528 507 471 454 961 937 893 873 20 1 2 25×2 3 1 4 1083 4 6 986 958 5 - α2 = α2 = λ2 d 6 - 7 - 8 - 9 340 329 310 301 10 510 494 464 451 11 765 740 697 677 0,023 Re 02,8 Pr20,4 . (7) 0,618 × 0,023 × (60318,35) 0,8 × (5,42) 0, 4 = 8881,01 Вт/(м2×К). 0,021 Коэффициент теплоотдачи α1 Вт/(м2×К), от конденсирующегося пара на пучке вертикально расположенных труб, рассчитываем по формуле: 2 ×d ×n ρ 1 α1 = 3,78 × λ1 × 3 µ1 × Д . (8) Коэффициент теплоотдачи α1 Вт/(м2×К), от конденсирующегося пара на пучке горизонтальных труб, рассчитываем по формуле: 2 ×n× L ρ 1 α1 = 2,02 × λ1 × 3 µ1 × Д . (9) Выбираем вертикальное расположение конденсатора следовательно α1, рассчитываем по формуле (8): 2 953 , 1 × 0,02 × 316 α1 = 3,78 × 0,684 × 3 = 6090 Вт/(м2×К). 0,000263 × 1,67 Сумма термических сопротивлений стенки труб и загрязнений со стороны воды и пара определяем по формуле: ∑r = δ CT +r +r λСТ З1 З2 , (9) где δСТ – толщина стенки малой трубы, δСТ = 2 мм = 0,002м; λСТ – коэффициент теплопроводности материала стенки выбирается 21 по таблице 20 приложения 1 для нержавеющей стали λСТ=17 Вт/(м×К); rЗ1, rЗ2 – термические сопротивления слоёв загрязнений с обеих сторон стенки выбираем из таблицы 3, 1 главы. ∑r CT 2 ⋅10 −3 1 1 = + + = 0,001 (м2×К)/Вт. 17 1860 2900 Коэффициент теплопередачи К Вт/(м2×К), определяем по формуле: К= 1 1 α1 + 1 α2 + ∑ rCT . (10) Подставив в формулу (10) вычисленные значения α1 и α2 получим: К= 1 1 1 + + 0,001 6090,53 8881,01 = 783,22 Вт/(м2×К). Требуемую поверхность теплообмена определяем по формуле (4): FTP = FTP = Q . K × ∆t CP (11) 3737460 = 62,48 м2. 783,22 × 76,37 Вариант 2. По таблице 1 выберем конденсатор с D = 600 мм, d = 25х2 мм, z = 4, n = 206, F = 49 м2 , L = 3 м. Расчёт производим аналогично первому варианту. Полученные значения: Re2 = 46998,31; α2 = 7273,92 Вт/(м2×К); α1 = 6588,77 Вт/(м2×К); К= 761,46 Вт/(м2×К); FТР = 64, 27 м2. 22 Вариант 3. По таблице 1 выбираем конденсатор с D = 800 мм, d = 25х2 мм, z = 6, n = 384, F = 90 м2, L = 3,0 м. Расчёт производим аналогично первым двум вариантам. Полученные значения: Re2 = 37818,65; α2 = 6113,18 Вт/(м2×К); α1 = 7001,21 Вт/(м2×К); К= 765,46 Вт/(м2×К); FТР = 63,93 м2. Чтобы выбрать самый эффективный теплообменник, сопоставим значения требуемых поверхностей к соответствующим им значениям коэффициентов теплопередачи: 783,22 ↔ 62,48 1) 761,46 ↔ 64,27 2) 765,46 ↔ 63,93 3) Таким образом, выбираем первый вариант, т. к. коэффициент теплопередачи имеет наибольшее значение, при наименьшем значении требуемой поверхности теплопередачи. Следовательно, для дальнейших расчётов принимаем конденсатор с характеристиками: D = 600 мм, d = 20х2 мм, z = 6, n = 316, F = 60 м2, L = 3 м. 2.2. Расчет изоляции аппарата Толщину изоляционного слоя δиз м, определяем по формуле: δиз=λиз( 1 1 − ), Kn αn (12) где λиз – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, принимаем из таблицы 20 приложения 1 для асбеста λИЗ=0,116 Вт/(м×К); Кn – коэффициент теплопередачи в окружающую среду, Вт/(м2×К). Кn= α п tиз − t воз , t гп − t воз (13) где αn – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху, Вт/(м2×К). αn=9,3+0,06 tиз; 23 tиз – допустимая температура поверхности изоляции. tиз= 40÷60˚C; tвоз – температура окружающей среды. tвоз= 15 ÷ 25˚C; tгп – температура пара, tгп = 108,7 0С. Тогда. αn=9,3+0,06×60=12,9 Вт/(м2×К). К п = 12,9 × 60 − 20 = 5,92 Вт/(м2×К). 108,7 − 20 1 ⎞ ⎛ 1 − ⎟ = 0,011м = 11 мм. ⎝ 5,92 12,9 ⎠ δ ИЗ = 0,116 × ⎜ Толщина изоляции теплообменного аппарата в нашем случае составляет δиз=11 мм. 2.3. Гидравлический расчет Гидравлический расчет производится для жидкости, находящейся в трубном пространстве. Мощность насоса N кВт, определяем по формуле: N= ∆р × V , 1000 ×η (14) где ∆р – потери напора в теплообменнике, Па; V – объемный расход холодного теплоносителя, м3/с; η – КПД насоса, η = 0,6 ÷ 0,8. Гидравлическое сопротивление аппарата складывается из потерь давления на преодоление сопротивления трения ∆ртр и на преодоление местных сопротивлений ∆рмс. ⎛ l ⎞ W2 2 ρ 2 + Σξ ⎟⎟ × , ∆p = ∆ртр + ∆рмс = ⎜⎜ λ d 2 ⎝ вн ⎠ (15) где λ – коэффициент гидравлического трения; 24 l и dвн – длина и внутренний диаметр трубы, м; ζ – коэффициент местного сопротивления, принимается по таблице 4, главы 1; W2 – скорость жидкости в трубах, м/с. W2 = G2 n ρ 2 × S тр × z = 31,98 = 3,03 м/с. 3,14 × 0,016 2 316 995,7 × × 4 6 Коэффициент гидравлического трения при ламинарном движении теплоносителя определяют по формуле: λ= 64 . Re (16) При турбулентном движении в гидравлически шероховатых трубах в зоне гладкого трения (Re < 105) λ определяют по формуле: λ= 0,316 . Re 0.25 (17) При турбулентном движении в доквадратичной области сопротивления ∆ ∆ (20 〈 Re〈500 ) коэффициент λ зависит как от критерия Рейнольдса, так и от d d шероховатости труб и определяется по формуле: ∆ d λ = 0,11( + 68 0.25 ) , Re (18) где ∆ – высота выступов шероховатостей, в расчетах можно принять ∆=0,2мм. ∆ В области квадратичного сопротивления (Re〉500 ) коэффициент λ d определяется по формуле: ∆ d λ = 0,11( ) 0.25 . (19) Итак, для холодного теплоносителя Re = 60318,35 следовательно, коэффициент λ определяем по формуле: 25 λ= 0,316 0,316 = = 0,0201 . 0.25 0 , 25 60318 , 35 Re 2 Тогда. ∆p = (0,0201 3 3,032 × 995,7 + 1,5 + 1 + 1,5 + 1) × =40080 Па. 0,016 2 N= 40080 × 0,032 = 1,83 кВт. 1000 × 0,7 Из таблицы 5 по мощности выбираем центробежный насос Х8/18 с типом электродвигателя ВАО-31-2. В приложении 3 представлены основные, габаритные размеры и техническая характеристика элементов кожухотрубного конденсатора, а так же сборочные чертежи. 3. РАСЧЕТ БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ 3.1. Технологический расчет установки Произвести расчет и выполнить чертежи воздушной барабанной сушилки для высушивания пшеницы Gн= 6200 кг/ч=1,72 кг/с по влажному материалу. Материал поступает в сушилку с температурой tн = 29° C и влажностью ωн = 22 %. Продукт выходит с конечной влажностью ωк = 12 %. Аппарат установлен в городе Ереван. Расчет произвести раздельно для летних и зимних условий. В начале расчета определяем по таблице 23 приложения 1 параметры воздуха города Еревана для лета и зимы. Январь: - средняя температура воздуха t0 = -5,8°C; - относительная влажность воздуха ϕ0 = 89%. Июль: - средняя температура воздуха t0 = 25°C; - относительная влажность воздуха ϕ0 = 50%. Определяем влагу W кг/c, удаляемой в процессе сушки по формуле: 26 W = Gн W = 1,72 ωн − ωк 100 − ωк . (1) 22 − 12 = 0,2 кг/с. 100 − 12 На I-d диаграмме (рис.1) строим теоретический процесс сушки для зимних условий. По значениям температуры t0 и начальной относительной влажности ϕ0 определяем положение точки А соответствующей состоянию воздуха при его входе в подогреватель. Процесс подогрева воздуха в подогревателе изобразится линией АВ при х1=х0, так как его влагосодержание остается постоянным. Точка В соответствует состоянию воздуха при выходе его из подогревателя, находится на линии х0=Сonst и t1= Сonst (таблица 24 приложения 1, t1= 1200С). Теоретический процесс сушки изобразится линией ВС', которая параллельна линии постоянной энтальпии, т.е. I=Const (I1=I2). Точка C' характеризует воздух при выходе его из сушильной камеры и находится на пересечении линий I=Const и t2= Сonst, температуру t2 берем из таблицы 24 приложения 1, t2= 550С. По I-d диаграмме находим недостающие параметры воздуха. Точка А: -влагосодержание d0 = 0,0025 кг/кг; -энтальпия I0 = 2 кДж; Точка В: -влагосодержание d1 = 0,0025 кг/кг; -энтальпия I1 = 128 кДж; Точка С′: -влагосодержание d′2 =0,0 27 кг/кг; -энтальпия I′2 = 128 кДж. Аналогично на I-d диаграмме (рис.2) строим теоретический процесс сушки для летних условий и определяем недостающие параметры воздуха. Точка А: -влагосодержание d0 = 0,011 кг/кг; -энтальпия I0 = 53 кДж; Точка В: -влагосодержание d1 = 0,011 кг/кг; -энтальпия I1 = 150 кДж; Точка С′: -влагосодержание d′2 = 0,036 кг/кг; -энтальпия I′2 = 150 кДж. 27 Рис. 1. Построение теоретического и действительного процесса сушки для зимних условий. 28 Рис. 2. Построение теоретического и действительного процесса сушки для летних условий. 29 Далее определяем удельные тепловые потери на нагрев материала qm Дж/кг, по формуле: qm = G к c(t к − t н ) , W (2) где Gк – количество высушенного материала, кг/с; с – удельная теплоемкость высушенного материала, Дж/(кг⋅°К); tк – максимальная температура нагрева материала, °С. Gк = Gн с = сВ где ωк 100 100 − ω н . 100 − ω к + сСМ 100 − ωк . 100 (3) (4) св – удельная теплоемкость воды, св = 4180 Дж/(кг⋅°К); ссм – удельная теплоемкость абсолютно сухого материала, ссм = 1650 Дж/(кг⋅°К). Тогда. С = 4180 12 100 − 12 + 1650 = 501,6 + 1452 = 1953,6 Дж/(кг⋅°К). 100 100 Gк = 1,72 qm = 100 − 22 = 1,53 кг/с. 100 − 12 1,53 ⋅ 1953,6(50 − 29) = 313845,84 Дж/кг. 0,2 Удельные тепловые потери в окружающую среду qпот Дж/кг, находим по формуле. Для зимних условий: qпот = (0,04÷0,06)qт, (5) где qт –удельный расход тепла в теоретической сушилке, Дж/кг. 30 qm = qm = I1 − I 0 . d 2′ − d 0 (6) 130000− 2000 = 5224489,8 Дж. 0,027 − 0,0025 qпот=(0,04÷0,06)5224489,8=208979,59÷313469,39 Дж. Принимаем qпот = 209937,16 Дж. Для летних условий: qT = 150000 − 53000 = 3880000 Дж. 0,036 − 0,011 qпот=(0,04÷0,06)3880000=155200÷232800 Дж. Принимаем qпот = 156937,16 Дж. Далее построим действительный процесс сушки на I-d диаграмме для зимних условий. Положение линии ВС (рис.1), изображающей процесс сушки в реальной сушильной установке определяется уравнением: ∆= tнсв – (qм+qпот), (7) где ∆ – внутренний баланс сушильной камеры, Дж/кг. При этом линия реального процесса сушки, начинаясь из точки В, будет проходить выше линии I=Const при ∆ > 0 или ниже нее при ∆ < 0. ∆=29⋅4180 – (313845,84+209937,16)= – 402563 Дж/кг. Через произвольную точку е на линии ВС проводим линию еF параллельно оси х и линию еЕ параллельно оси I. Линию еF измеряем в мм (еF = 30 мм). Длину отрезка еЕ определяем по формуле: еЕ = еF ∆ , m (8) 31 MI ⋅1000 ; Mx МI – число единиц энтальпии на 1 мм диаграммы, Дж/кг; Мх – число единиц влагосодержания в 1 мм диаграммы, Дг/кг. где m – отношение масштабов диаграммы, m = m= 1111,11 ⋅ 1000 = 3086416,67 . 0,36 Тогда. еЕ = −30 402563 = −3,91 мм. 3086416,67 Так как ∆ < 0 отрезок еЕ откладываем вниз от точки е. Через точки В и Е проводим линию характеризующую реальный процесс сушки, до пересечения с линией температурой на выходе из сушильной камеры t2. Аналогично построим действительный процесс сушки на I-d диаграмме для летних условий, воспользовавшись рисунком 2. ∆=29⋅4180 – (313845,84+156937,16)= – 349563 Дж/кг. m= 1111,11 ⋅ 1000 = 3086416,67 . 0,36 При еF = 25 мм получим: еЕ = −25 349563 = −2,83 мм. 3086416,67 Далее определяем расход воздуха и тепла. Для зимних условий. Удельный расход воздуха l кг/кг, определяем по формуле: l= 1 , d2 − d0 (9) где d2 – влагосодержание воздуха на выходе из сушильной камеры (точка С, рис.1), d2 = 0,024 г/кг. 32 l= 1 = 46,51 кг/кг. 0,024 − 0,0025 Полный расход воздуха L кг/с, определяем по формуле: L = l×W. (10) L = 46,51×0,2 = 9,3 кг/с Удельный расход тепла q Дж/кг, определяем по формуле: q = l(I2 – I0) + qм + qпот – св×tн, где I2 – энтальпия воздуха на выходе из сушильной камеры (точка С, рис.1), I2=119 кДж. (11) q = 46.51(119000 – 2000)+313845,84+209937,16 – 4180×29 =5844233 Дж/кг Полный расход тепла Q, Вт определяем по формуле: Q = q×W. (12) Q = 5844233×0,2 = 1168846,6 Вт. Аналогично определяем полный расход воздуха и тепла по формулам (912) для летних условий. Параметры воздуха на выходе из сушильной камеры (точка С, рис.2), d2 = 0,033 г/кг и I2=1143 кДж. l= 1 = 45,45 кг/кг. 33 − 11 L = 45,45×0,2=9,09 кг/с. q = 45,45(143000–53000)+313845,84+156937,16 – 4180⋅29=4440063 Дж/кг Q = 4440063×0,2 = 888012,6 Вт. Далее определим основные размеры барабана. Для зимних условий. Диаметр барабана Дб м, определяем по формуле: Дб = 4Vc , πWв (13) 33 где Vc – секундный объем воздуха на выходе из сушилки, м3/с; Wв – допустимая скорость воздуха на выходе из сушилки, Wв=2,5 м/с (таблица 24 приложения 1). Vc = LV0. (14) где V0 – удельный объем воздуха на выходе из сушилки, V0 = 0,988 м3/кг (таблица 25 приложения 1). Vc = 9,3×0,988=9,19 м3/с. 4 × 9,19 = 2,16 м. 3,14 × 2,5 Дб = Для окончательного выбора диаметра барабана рекомендуется пользоваться следующими нормалями Дб = 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,4; 2,8. Принимаем Дб = 2,2 м. Длину барабана Lб м, определяем по формуле: Lб = Vб , F (15) где Vб – объем барабана, м3; F – площадь сечения барабана, м2. Vб = 3600 × W , A (16) где А – напряжение объема барабана по влаге, (таблица 24 приложения 1) А = 20 кг/(м3×ч). Vб = 3600 × 0,2 = 36 м3. 20 2 2 ⎛D⎞ ⎛ 2,2 ⎞ F = π ⎜ ⎟ = 3,14⎜ ⎟ = 3,8 м2. 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 34 Lб = По нормалям отношение 36 = 9,47 м. 3,8 Lб должно находится в пределах 3,5÷7,0. Дб Lб 9,47 = = 4,30 2,2 Дб Условие выполнено. Уточняем скорость воздуха W'в м/с, по формуле: Wв′ = Vc . F Скорость воздуха не должна превышать максимальную величину, указанную в таблице 24 приложения 1. 2,0 < Wв′ <2,5. Wв′ = 9,19 = 2,42 м/с. 3,8 Условие выполнено. Для летних условий. V0 = 0,977 м3/кг. Vc = 9,09⋅0,977= 9,06 м3/с. Дб = 4 × 9,06 = 2,15 м. 3,14 × 2,5 Vб = 3600 × 0,2 = 36 м3. 20 Принимаем Дб = 2,2 м. 2 ⎛ 2,2 ⎞ F = 3,14⎜ ⎟ = 3,8 м2. ⎝ 2 ⎠ Lб = 36 = 9,47 м. 3,8 35 Lб 9,47 = = 4,30 . Дб 2,2 Условие выполнено. Wв = 9,06 = 2,38 м/с. 3,8 Условие выполнено. Затем определяем продолжительность сушки τ с. Для зимних условий. τ= Vб × ρ × β , Gcp (17) где ρ – средняя насыпная плотность материала, ρ = 750÷850 кг/м3 (таблица 24 приложения 1); β – степень заполнения барабана, β = 0,15 (таблица 24 приложения 1); Gср – средняя масса материала, проходящего через барабан, кг/с. Gcp = Gcp = τ= Gн + Gк . 2 (18) 1,72 + 1,53 = 1,63 кг/с. 2 36 × 0,15(750 ÷ 850) = 2484,66 ÷ 2815,95 с. 1,63 Принимаем τ = 2800 с. Для зимних условий. Gcp = τ= 1,72 + 1,53 = 1,63 кг/с. 2 36 × 0,15(750 ÷ 850) = 2484,66 ÷ 2815,95 с. 1,63 Принимаем τ = 2800 с. 36 Далее определяем число оборотов барабана n об/мин. Для зимних условий. n= 60 × Lб , a × τ × Д б × tgα (19) где а – коэффициент, зависящий от диаметра и конструкции барабана, а = 0,4; α – угол наклона барабана, α = 3 град (таблица 24 приложения 1). Таблица 1 Значения коэффициента а от Дб Дб 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,8 а 0,66 0,60 0,55 0,50 0,46 0,43 0,40 0,38 0,34 n= 60× 9,47 = 4,61 об/мин. 0,4× 2,2× 2800× 0,05 Для летних условий. n= 60 × 9,47 = 4,61 об/мин. 0,4 × 2,2 × 2800 × 0,05 3.2. Расчет циклона Определяем основные размеры циклона по формулам: ширина входного патрубка b=0,21×D м; высота входного патрубка h=3,14b=0,66×D м; диаметр циклона D=4,75×b м; наружный диаметр выхлопной трубы D1=2,75×b=0,58×D м; высота цилиндрической части h1=7,6×b=1,6×D м; высота конической части h2=9,5b=2×D м. Из формулы площади сечения входного патрубка выразим его ширину b м. 37 f = 3,14b 2 = VГ ω BX => b = VГ , ω ВХ ⋅ 3,14 (20) где ωВХ – скорость газа во входном патрубке циклона, принимаем ωВХ = 15÷20 м/с; VГ – действительный секундный объем газа, поступающий в циклон при заданной температуре, м3/с. VГ = VГ = VС (t K + 273) . 3600 × 273 (21) 9,19(55 + 273) = 0,0031 м3/с. 3600 × 273 b= 0,0031 = 0,007 м. 20 × 3,14 Тогда: D = 4,75×0,007 = 0,033 м; h = 3,14×0,007 = 0,022 м; D1 = 2,75×0,007 = 0,019 м; h1 = 7,6×0,007 = 0,053 м; h2 = 9,5×0,007 = 0,067 м. Затем определяем теоретическую скорость осаждения частиц в циклоне ω0 м/с, по формуле: d 2 ( ρ1 − ρ 2 )ω Г2 ω0 = , 9ν 2 ρ 2 D (22) где d – поперечный размер частицы, d = 0,5 мм = 5·10-4 м; ρ1 – плотность улавливаемых частиц, ρ1 = 750 кг/м3 (таблица 24 приложения 1); ρ2 – плотность газовой среды, ρ2 = 1,08 кг/м 3; ωГ – окружная скорость газа в циклоне, ωг = 14÷20 м/с; ν2 – кинематическая вязкость газа, ν ≈ 18,46 м2/с. ρ 2 = 1,293 273 . 273 + t 2 (23) 38 0,0005 2 (750 − 1,08)14 2 ω0 = = 0,0062 м/с. 9 ⋅ 18,46 ⋅ 1,08 ⋅ 0,033 Для проверки теоретической скорости осаждения частиц воспользуемся следующим условием: Re = Re = ωo d ≤ 0,2 . ν2 (24) 0,0062 ⋅ 0,0005 = 1,67 ⋅ 10 −7 . 18,46 Условие выполнено т.к. 1,67·10-7 < 0,2. Далее произведем уточненные расчеты основных размеров циклона. Внутренний диаметр выхлопной трубы dТ м, определяем по формуле: VГ d T = 1.13 ωT , (25) где ωТ – скорость газа в выхлопной трубе, ωТ = 7÷9 м/с. d T = 1.13 0,0031 = 0,022 м. 8 Наружный диаметр выхлопной трубы D1 м, определяем по формуле: D1 = dT + 2δ , (26) где δ – толщина стенки выхлопной трубы, принимаем δ = 0,0015 м. D1 = 0,022 + 2×0,0015 = 0,025 м. Тогда диаметр циклона D м, будет равен: D= D1 1 − 10 ωО . ωГ (27) 39 D= 0,025 = 0,025 м. 0,0062 1 − 10 14 Высоту цилиндрической части циклона h1 м, определяем по формуле: 2V Г . ( D − D1 )ω Г 2 × 0,0031 h1 = = 0,055 м. (0,033 − 0,025) ⋅ 14 h1 = (28) 3.3. Расчет вентилятора Фиктивную скорость воздуха в аппарате ω м/с, определяем по формуле: ω= 4VC (π ⋅ Д Б ) 2 4 ⋅ 9,19 ω = 3,14 ⋅ 2,2 2 . (30) = 2,42 м/с. Далее определяем критерий Рейнольдса по формуле: Re = Re = ω×d × ρ . µ (31) 2,42 × 0,0005 × 1,293 = 78 . 0,02 × 10 −3 Общий коэффициент сопротивления λ, определяем по формуле: λ= λ= 133 + 2,34 . Re (32) 133 + 2,34 = 4,04 . 78 Перепад давлений, обусловленный сушильной установкой ∆р Па, определяем по формуле: 40 2 L ω ∆р = (λ + ∑ξ) × , ДБ 2g (33) где Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений, Σζ=5÷15. 2,42 2 10 ∆р = (78 + 15) × = 110 Па. 2 × 9,8 2,2 Мощность, потребляемую вентилятором N кВт, определяем по формуле: N= VС × ∆p , 3600 × 1000 ×η В ×η П (34) где ηВ – КПД вентилятора, ηВ = 0,5÷ 0,7; ηП – КПД передачи, ηП = 0,95÷1. N= 9,19 × 110 = 1,72 кВт. 1000 × 0,6 × 0,98 По таблице 2 выбираем центробежный вентилятор обеспечивающий стабильную работу сушильной установки. В-Ц14-46-5К-02. Таблица 2 Технические характеристики центробежных вентиляторов Марка Q, м3/с n, с-1 В-Ц14-46-5К-02 В-Ц14-46-8К-02 В-Ц14-46-8К-02 3,67 5,28 7,78 24,1 16,15 16 Электродвигатель тип N, кВт ηДВ А02-61-4 13 0,88 А02-71-6 17 0,9 А02-72-6 22 0,9 В приложении 4 представлены габаритные размеры и различные чертежи (общий вид) барабанных сушилок прямо- и противоточного действия. 41 4. РАСЧЕТ ВАКУУМ-ВЫПАРНОГО АППАРАТА 4.1. Технологический расчет Рассчитать выпарной аппарат для выпаривания mн = 5500 кг/час = 1,53 кг/с CaCl2 от начальной концентрации вн=14% до конечной вк=21,5%. Давление в аппарате Рвт.п. = 0,23 ат. Давление греющего пара в аппарате Рг.п.= 3,8 ат. Определяем количество выпаренной воды W кг/с, по формуле: W = mн (1 − вн ) вк . (1) 14 ⎞ ⎛ W = 1,53 × ⎜1 − ⎟ = 0,53 кг/с. ⎝ 21.5 ⎠ По таблицам 1 и 27 приложения 1, находим по давлению вторичного пара и греющего пара их температуры: tгр = 63,14 0С, tвт = 141,79 0С. Затем определяем температурные потери. Физико-химическую депрессию определяем по формуле Тищенко: ∆=η⋅∆н: (2) где ∆н – нормальная депрессия, вычисленная при атмосферном давлении, ∆н = 2,7 0С (таблица 21 приложения 1); η – поправочный коэффициент, зависящий от давления вторичного пара, η = 0,775 (таблица 22 приложения 1). ∆=0,775⋅2,7=2,09 0С. Гидростатическую температурную депрессию ∆′, определяем разность температур кипения воды в среднем сечении и на поверхности ∆′=t′-tгр , как (3) 42 где t′ – температура кипения воды в среднем сечении трубок, 0С. Для определения температуры кипения воды в среднем сечении трубок, находим давление в среднем слое раствора Рср ат, по формуле: Рср= Раб + ∆р, (4) где ∆р – гидростатическое давление в среднем слое раствора, ат. ∆р=9,81×10 -5 ρ ×l 2 , (5) где ρ – плотность раствора в данном корпусе, ρ=1099,4 кг/м3 (таблицы 5-8 приложения 1); l – длина трубок, м (принимаем в пределах 2÷4 м). ∆ р = 9 ,81 × 10 −5 × 1099 , 4 × 4 = 0 , 22 ат. 2 Тогда. Рср= 0,23 + 0,22= 0,45 ат. По таблице 27 приложения 1 для этого давления находим температуру кипения воды t′ в среднем сечении трубок, t′=78,75 0С. ∆′ = 78,75 – 63,14 = 15,61 0С. Полученные температурные потери складываются. Σ∆=∆+∆′= 2,09 + 15,61 = 17,7 0С. Температуру кипения раствора tкип 0С, определяем по формуле: 43 tкип= t + Σ∆. (6) tкип = 63,14 + 17,7 = 80,84 0С. Определяем полезную разность температур ∆tполез 0С, по формуле: ∆tполез = tвт – tкип. (7) ∆tполез =141,79 – 80,84 = 60,950С. Далее произведем расчет коэффициентов теплоотдачи α. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке αконд Вт/(м 2 ×К), рассчитываем по формуле: α конд = A1 (q × l )13 , (8) где А1 – расчетный коэффициент, определяемый по температуре греющего пара из графика (рисунок 1), А1= 3,67×105; 2 q – плотность теплового потока, Вт/м . 44 Рис. 1. Значение расчетного коэффициента А1. Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору αкип Вт/(м 2 ×К) определяем по формуле: αкип=А2×q0,6, (9) где А2 – расчетный коэффициент, зависящий от температуры кипения и концентрации раствора. Для сахарных растворов коэффициент А2 определяется по графику рисунок 2, а для остальных – по графику рисунок 3. Рис. 2. Значения коэффициента А2 для сахарных растворов. 45 Рис. 3 Значения расчетного коэффициента А2 для растворов солей. Так как плотность теплового потока неизвестна, зададимся несколькими 2 значениями q (порядка 20000÷100000 Вт/м ), и вычислим αконд и αкип. α 1 конд = 3,67 × 105 (40000 × 4) 3 1 = 6759 Вт/(м2×К). α 1кип = 9 ,8 × 40000 0 , 6 = 5655 Вт/(м2×К). α 2 конд = 3 , 67 × 10 5 ( 65000 × 4 ) 1 3 = 5774 Вт/(м2×К). α 2 кип = 9,8 × 65000 0,6 = 7568 α 3 конд = 3 , 67 × 10 5 ( 75000 × 4 ) 1 3 Вт/(м2×К). = 5484 Вт/(м2×К). 46 α 3 кип = 9,8 × 75000 0, 6 = 8246 α 4 конд = 3 , 67 × 10 5 ( 85000 × 4 ) 1 3 = 5260 Вт/(м2×К). α 4 кип = 9,8 × 85000 0,6 = 8890 α 5 конд = 3 , 67 × 10 5 (120000 × 4 ) 1 3 Вт/(м2×К). Вт/(м2×К). = 4689 Вт/(м2×К). α 5 кип = 9,8 ×1200000, 6 = 10932 Вт/(м2×К). Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи К Вт/(м2×К), по формуле: К= 1 1 α конд где Σr – + ∑r+α 1 , (10) кип сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений 2 на ней, (м ×К)/Вт; δст, δзагр – толщина металлической стенки трубки и слоя загрязнений. (Принимаем δст=2мм, δзагр=0,5÷1,5мм); λст, λзагр – коэффициенты теплопроводности металлической стенки и слоя загрязнений, выбираются по таблице 20 приложения 1. λст = 45 Вт/(м×К), λзагр = 2 Вт/(м×К). 47 ∑r = ∑r = К1 = К2 = К3 = К4 = К5 = δ ст δ загр + λ ст λ загр . (11) 0,002 0,0005 + = 2,9 × 10 −4 Вт/(м×К). 45 2 1 1 1 + 2,9 × 10 4 + 6759 5655 = 1627 1 1 1 + 2,9 × 10 −4 + 7568 5774 1 1 1 + 2,9 × 10−4 + 8246 5484 1 1 1 + 2,9 × 10 −4 + 8890 5260 1 1 1 + 2,9 × 10 −4 + 10932 4689 Вт/(м2×К). = 1680 = 1684 = 1687 = 1681 Вт/(м2×К). Вт/(м2×К). Вт/(м2×К). Вт/(м2×К). Далее определяем температурный напор по формуле: 48 qi ∆t = i K i . (12) Тогда, Затем строим ∆t1 = 40000 = 24,4 1627 0 ∆t 2 = 65000 = 38,6 1680 0 ∆t 3 = 75000 = 44,5 1684 0 ∆t 4 = 85000 = 50,3 1687 0 ∆t 5 = 120000 = 71,3 1681 нагрузочную С. С. С. С. 0 С. характеристику, представляющую зависимость q i= f (∆t i ) рисунок 4. 49 Температурный напор 80 ∆tполез 70 60 50 40 30 20 40000 60000 80000 100000 qф 120000 Плотность теплового потока Рис. 4. Нагрузочная характеристика выпарной установки. По известной величине полезной разности температур ∆tполез = 60,950С находим фактическое значение удельного теплового потока qф = 105000 Вт/м 2 и определяем коэффициент теплопередачи по формуле: К РАСЧ = К РАСЧ = qф ∆t полез . (13) 105000 = 1723 Вт/(м2×К). 60,95 Далее определяем тепловую нагрузку аппарата Q Вт, по формуле: Q=mн×с×(tк – tн)+W×r+Qпот, где r – (14) теплота конденсации греющего пара, находим по давлению вторичного пара по таблице 27 приложения 1, r =2350 кДж/кг; 50 Qпот – потери тепла в окружающую среду (принимаем 5 ÷ 8 % от полезно затрачиваемого тепла: на испарение воды и на нагревание раствора до температуры кипения); с – теплоёмкость раствора CaCl2, выбираем по таблице 15 приложения 1; св – удельная теплоёмкость воды, св = 4,18 кДж/(кг×К); сс – удельная теплоёмкость растворенного вещества, сс = 0,685 кДж/(кг×К); В – концентрация раствора, %. с = сс × с = 0,685 × В 100 − В + св × . 100 100 (15) 14 100 − 14 + 4,18 × = 3,691 кДж/кг. 100 100 Следовательно, с учётом тепловых потерь в 5%. Q = 1,05×[1,53×3691×(80,84–63,14) + 0,53×2350×103] = 1414×103 Вт. Рассчитав тепловую нагрузку аппарата, определяем расход греющего пара D кг/с, по формуле: D= D= Q . r (16) 1414000 = 0,6 кг/с. 2350000 51 Площадь поверхности нагрева F м2, определяем из основного уравнения теплопередачи: F= F= Q . К РАСЧ × ∆t полез (17) 1414000 = 13,46 м2. 1723 × 60,95 4.2. Расчёт толщины тепловой изоляции Толщину изоляционного слоя δиз м, определяем по формуле: δиз=λиз( 1 1 − ), Kn αn (18) где λиз – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, принимаем из таблицы 20 приложения 1 для шлаковой ваты λиз=0,07 Вт/(м×К); Кn – коэффициент теплопередачи в окружающую среду, Вт/(м2×К). Кn= α п tиз − t воз t s − tвоз , (19) где αn – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху, Вт/(м2×К). αn=9,3+0,06 tиз; tиз – допустимая температура поверхности изоляции. tиз= 40÷60˚C; tвоз – температура окружающей среды. tвоз= 15 ÷ 25˚C. ts – температура пара. ts = 141,79 ˚C. Тогда. αn=9,3+0,06×60=12,9 Вт/(м2×К). 52 Кn= 12,9 × 60 − 20 = 12,9×0,513=5,54 Вт/(м2×К). 114,79 − 20 δиз=0,07×( 1 1 − )=0,00744 м = 7,44 мм; 5,44 12,9 Толщина изоляции теплообменного аппарата в нашем случае составляет δиз=7,44 мм. В приложении 5 представлены типы, основные и габаритные размеры элементов выпарных аппаратов, а так же их исполнения. 4.3. Ориентировочный расчет теплообменного аппарата для подогрева исходного раствора перед подачей в выпарной аппарат 4.3.1. Определение средних температур теплоносителей Рис. 5. Температурная схема t’нач – начальная температура исходного раствора (по заданию); ∆tбол, ∆tмен – большая и меньшая разность температур соответственно; °С; tнач – температура исходного раствора после подогревателя, °С ∆tб = tконд.гр.п – t’нач= 141,79–63,14 = 78,65 ˚C. (20) ∆tм = tконд.гр.п – tнач= 141,79–105 = 36,79 ˚C. (21) Значение средней движущей силы рассчитаем по формуле: 53 ∆t ср = ∆tср = ∆t б − ∆t м ln(∆t б / ∆t м ) . (22) 78,65 − 36,79 = 55 ˚C. ln(78,65 / 36,79) Среднюю температуру раствора определяем по формуле: tср.р = tконд.гр.п – ∆tср = 141,79–55=86,79 ˚C. (23) 4.3.2. Тепловой баланс подогревателя Расход теплоты Q Вт, на подогрев исходного раствора от температуры t’нач до температуры tнач найдем по формуле (24), приняв значение теплоёмкости раствора при температуре tнач и концентрации хнач (таблица 15 приложения 1). Q = G нач × с нач × (t кон − t нач ) . (24) Q = 1,53 × 3,691 × 10 3 × (105 − 63,14) = 236393 Вт. Расход греющего пара Gгр.п. кг/с, находим по формуле: G гр . п = где Q , r×χ (25) χ – степень сухости пара, χ = 0,95. G гр . п = 236393 = 0 ,105 кг/с. 2350000 × 0 , 95 54 4.3.3. Ориентировочный расчет подогревателя Зададимся ориентировочным коэффициентом теплопередачи Кор от конденсирующегося пара к жидкости (таблица 1, глава 1) и рассчитываем ориентировочную площадь теплообмена Fор м2, по формуле: Fор = Fор = Q . K ор × ∆t полез (26) 236393 = 3,87 м2. 1000 × 60,95 4.3.4. Расчёт гидравлического сопротивления подогревателя Коэффициент трения λ рассчитываем по формуле: −2 ⎧⎪ ⎡ e ⎛ 6,81 ⎞ 0.9 ⎤ ⎫⎪ λ = 0,25 × ⎨lg ⎢ + ⎜ ⎟ ⎥⎬ , ⎪⎩ ⎢⎣ 3,7 ⎝ Re ⎠ ⎥⎦ ⎪⎭ где (27) е – относительная шероховатость труб, е = ∆/dэкв е = 0,0002/0,025=0,008; ∆ – высота выступов шероховатостей (в расчётах можно принять ∆ = 0,2 мм); Rе – критерий Рейнольдса, для обеспечения турбулентного режима движения жидкости принимаем Rе = 15000÷30000. ⎧⎪ ⎡ 0,008 ⎛ 6,81 ⎞ 0.9 ⎤ ⎫⎪ +⎜ λ = 0,25 × ⎨lg ⎢ ⎟ ⎥⎬ ⎝ 15000 ⎠ ⎥⎦ ⎪⎭ ⎪⎩ ⎢⎣ 3,7 −2 = 0,0399 . Скорость в штуцерах ω ш м/с, определяем по формуле: ωш = Gнач , π × d ш2 ×ρ 4 (28) 55 где d ш – диаметр штуцеров в распределительной камере (принимаем по приложению 3 в зависимости от диаметра кожуха подогревателя), d ш = 0,2 м; ρ – плотность раствора в данном корпусе, ρ=1099,4 кг/м3 (таблицы 5-8 приложения 1). ωш = 1,53 = 0,044 м/с. 3,14 × 0,2 2 × 1099,4 4 Гидравлическое сопротивление ∆ртр Па, в трубном пространстве определяем по формуле: 2 l × z ωтр × ρ ∆pтр = λ × × + [2,5 × (z −1) + 2 × z] × dэкв 2 × 2 ω тр ×ρ 2 + 3× 2 ω тр ×ρ 2 , (29) где z – число ходов по трубам, z =1 (приложение 3); ωтр – скорость движения раствора в трубном пространстве подогревателя. ω тр = Re× µ ρ × d экв , (30) где µ – вязкость раствора, µ=0,8 мПа×с (приложение 1 таблица 19). ωтр 15000 × 0,8 × 10 −3 = = 0,44 м/с. 1099,4 × 0,025 Тогда: 3 ×1 0,442 ×1099,4 ∆pтр = 0,0399× × + [2,5 × (1 −1) + 2 ×1] × 0,025 2 56 0,44 2 × 1099,4 0,44 2 × 1099,4 × + 3× = 1211,5 Па. 2 2 4.4. Расчёт холодильника упаренного раствора 4.4.1. Определение средних температур теплоносителей Рис. 6. Температурная схема движения теплоносителей при противотоке tкон ,t’кон – температура упаренного раствора до и после холодильника, °С; tнач.в,tкон.в – температура охлаждающей воды до и после холодильника, °С; Конечную температуру воды и упаренного раствора выбираем самостоятельно, причём t’кон следует принять из интервала 40 ÷ 30 °С. По формулам (20-22) определяем: ∆tб, ∆tм, ∆tср, °С. ∆tб = tкон – tкон. в = 63,14 – 12 = 51,14 ˚C. ∆tм = t’кон – tнач. в = 40 – 6 = 34 ˚C. ∆tср = 51,14 − 34 = 42,85 ˚C. ln(51,14 / 34) Среднюю температуру воды tвод.ср.°С, находим по формуле: tвод.ср= (tнач.в+tкон.в)/2 = (6+12)/2 = 9 °С. (31) 57 Среднюю температуру раствора tср.р °С, определяем по формуле: tср.р= tвод.ср+∆tср = 9 + 42,85 = 51,85 °С. (32) 4.4.2. Тепловой баланс холодильника Количество теплоты Q Вт, которое необходимо отвести от раствора для его охлаждения, определяем по формуле: Q = Gкон×скон×(tкон – t’кон), где (33) Gкон – расход упаренного раствора, кг/с; скон – удельная теплоёмкость раствора, (приложение 1, таблица 13), скон = 1,45 кДж/(кгК). Расход упаренного раствора Gкон кг/с, определяем по формуле: Gкон = Gкон = Gнач × в нач , в кон (34) 1,53 × 14 = 0,99 кг/с. 21,5 Тогда: Q = 0,99×1,45×103×(63,14 – 40) = 33590 Вт. Так как вся отводимая от раствора теплота передаётся охлаждающей воде, то её расход можно находим по формуле: Gвод = где Q свод × (tкон.в − tнач.в ) , (35) свод – теплоемкость воды, находим при температуре tвод.ср свод =4,19 кДж/(кгК) (приложение 1 таблица2). Gвод = 33590 = 1,33 Вт. 4190× (12 − 6) 58 4.4.3. Ориентировочный расчёт холодильника Зададимся ориентировочным коэффициентом теплопередачи Кор от конденсирующегося пара к жидкости (таблица 1, глава 1) и рассчитаем ориентировочную площадь теплообмена Fор м2, по формуле: Fор = Fор = Q . K ор × ∆t полез (36) 33590 = 0,55 м2. 1000 × 60,95 4.5. Расчёт барометрического конденсатора 4.5.1. Расход охлаждающей воды Расход охлаждающей воды Gв кг/с, определяем по формуле: Gв = W где iп − iк c(t к − t н ) , (37) iп – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, iп =2614 кДж/кг при Рвт.п = 0,23 ат (приложение 1, таблица 27); iк – энтальпия конденсата, iк = 264,3 кДж/кг при Рвт.п = 0,23 ат (приложение 1, таблица 27); tн – начальная температура охлаждающей воды, °С (принимаем в диапазоне 4 ÷ 8°С); tк – конечная температура смеси охлаждающей воды и конденсата, °С (принимаем в диапазоне 50 ÷ 65°С); с – теплоемкость воды, с = 4,18 кДЖ/(кг×К) при tср.в. = 30°С. (2614 − 264,3) × 103 Gв = 0,53 × = 5,95 кг/с. 4180 × (55 − 5) 59 4.5.2. Диаметр барометрического конденсатора Диаметр барометрического конденсатора dб.к. м, определяем из уравнения расхода: d б .к . = где 4 ×W ρ × π ×υ , (38) ρ – плотность паров, ρ = 0,1491 кг/м3 (приложение 1, таблица 27); υ – скорость паров, при остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров υ = 15 ÷ 25 м/с. d б .к . = 4 × 0 ,53 = 0 , 47 м. 0 ,1491 × 3,14 × 20 Принимаем dб.к. = 0,5 м. 4.5.3. Высота барометрической трубы Скорость воды в барометрической трубе рассчитаем по формуле: υв = 4 × (Gв + W ) ρ × π × d б2.т. , (39) где ρв – плотность воды, ρв = 985 кг/м3 при температуре tк (приложение 1, таблица 2); d б.m. – диаметр барометрической трубы, d б.m = 0,15 м, при dб.к. = 0,5 ÷ 0,8 м. υв = 4 × (5,95 + 0,53) = 0,33 м/с. 985 × 3,14 × 0,152 Высоту барометрической трубы Н б.т. м, определяем по формуле: Нб.т. υв2 В + (1 + ∑ξ + λтр ) + 0,5 , Нб.т. = ρв g dб.т. 2g (40) 60 где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений; λ тр – коэффициент трения в барометрической трубе. Вакуум в барометрическом конденсаторе В Па, определяем по формуле: В = Ратм – Рср, (41) В = 9,8×104 – 2,15×104 =7,65×104 Па. Сумма коэффициентов местных сопротивлений Σξ, рассчитываем по формуле: ∑ξ = ξ вх + ξ вых , (42) где ξвх – коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, ξвх = 0,4 ÷ 0,6; ξвых – коэффициент местного сопротивления на входе из трубы, ξвых = 0,9 ÷ 1,1. ∑ξ = 0,5 + 1 = 1,5 Коэффициент трения λтр зависит от режима движения жидкости, в барометрической трубе, который определяем по формуле: Re = υ в × d б .т. νв , (43) где νв – коэффициент динамической вязкости воды, νв = 0,556×10 -6 м2/с, при температуре tk (приложение 1, таблица 2). Re = 0,33 × 0,15 = 89000 . −6 0,556 × 10 Коэффициент трения λтр рассчитаем по формуле: 61 λ = 0,11( ∆ d б .т . + 68 0.25 ) , Re (44) где ∆ – высота выступов шероховатостей, в расчетах можно принять ∆=0,2мм. λ = 0,11( 0,0002 68 0.25 + ) = 0,023 . 0,15 89000 Тогда: Нб.т. 7,65×104 0,332 + (1 +1,5 + 0,023× )× + 0,5 . Нб.т. = 985× 9,81 0,15 2 × 9,81 Из этой формулы выражаем Н б.т. Н б.т = 8,25 м. 62 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Айнштейн А.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Книги 1 и 2. – М.: Высшая школа, 2003. – 1757с. 2. Кавецкий Г.Д., Коралев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств: Учебник. – М.: Агропромиздат, 1991. – 432с. 3. Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. – М.:Химия, 1991. – 496с. Стабников В.Н. Проектирование процессов и аппаратов пищевых 4. производств: Пособие по проектированию. – Киев, 1982. – 199с. 63 Приложение 1 Таблица 1 Насыщенный пар вода на линии насыщения (по давлениям) Р 1,00 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 t 99,64 102,32 104,81 107,14 109,33 111,38 113,32 115,17 116,94 118,62 120,23 121,78 123,27 124,74 126,09 127,43 128,73 129,98 131,20 132,39 133,54 134,66 135,75 135,82 137,86 138,89 139,87 140,84 141,79 142,71 143,62 144,51 145,39 146,25 147,09 147,92 148,73 i′ 417,4 428,9 439,4 449,2 458,5 467,22 475,4 483,2 490,7 497,9 504,8 511,4 517,8 524,0 529,8 535,4 540,9 546,2 551,4 551,5 561,4 566,3 571,1 575,7 580,2 584,5 588,7 592,8 596,8 600,8 604,7 608,5 612,3 616,1 619,8 623,4 626,9 i′′ 2675 2679 2683 2667 2690 2698 2695 2699 2702 2704 2707 2709 2711 2713 2715 2717 2719 2721 2722 2724 2725 2727 2728 2730 2731 2732 2734 2735 2736 2737 2738 2740 2741 2742 2743 2744 2755 r 2258 2250 2244 2238 2232 2226 2221 2216 2211 2206 2202 2198 2193 2189 2185 2182 2178 2175 2171 2167 2164 2161 2157 2154 2151 2148 2145 2142 2139 2136 2133 2131 2129 2126 2123 2121 2118 64 Р 4,7 4,8 4,9 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 t 149,53 150,31 151,98 151,84 153,32 154,76 156,16 157,52 158,84 160,12 161,32 162,59 163,39 164,96 166,10 167,21 168,30 169,37 170,42 171,44 172,44 173,43 174,40 175,35 176,29 177,21 178,12 179,01 179,88 182,00 184,05 186,04 187,95 190,57 191,00 193,34 195,04 196,68 198,28 199,84 201,36 i′ 630,3 633,7 636,9 640,1 646,5 625,7 658,8 664,7 670,5 667,0 681,5 686,9 692,1 697,2 702,2 707,1 711,8 716,4 720,9 725,4 729,8 734,2 738,6 742,8 746,9 750,9 754,8 758,8 762,7 772,1 781,1 789,8 798,3 806,5 814,5 872,2 830,0 837,4 844,6 851,5 858,3 i′′ 2746 2747 2748 2749 2750 2752 2754 2755 2757 2758 2760 2761 2762 2764 2765 2766 2767 2768 2769 2770 2771 2772 2773 2774 2775 2776 2777 2778 2778 2779 2781 2783 2785 2786 2787 2789 2790 2790 2792 2793 2793 r 2118 2116 2113 2111 2109 2104 2099 2095 2090 2086 2082 2078 2074 2070 2067 2063 2059 2055 2052 2048 2045 2041 2038 2034 2031 2028 2025 2022 2019 2015 2007 2000 1993 1987 1980 1973 1965 1954 1947 1941 1935 65 Р 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 Здесь: t 202,85 204,30 205,72 207,10 208,45 209,78 211,09 212,37 i′ 865,0 871,6 878,1 884,4 890,6 896,6 902,6 908,6 i′′ 2794 2795 2796 2796 2797 2798 2799 2799 r 1929 1923 1918 1912 1907 1901 1896 1891 Р – абсолютное давление, бар; t – температура, 0С; i′ - энтальпия кипящей воды,. кДж/кг; i′′ - энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг. Таблица 2 Физические свойства воды на линии насыщения T 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Р 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,43 1,99 2,69 3,61 4,75 6,17 7,91 10,03 12,55 15,52 ρ 999,9 999,7 998,2 995,7 992,2 988,1 983,2 977,8 971,8 965,3 958,4 951,0 943,1 934,8 926,1 917,0 907,4 897,8 886,9 878,0 863,0 с⋅10-3 4,21 4,19 4,19 4,18 4,18 4,18 4,18 4,19 4,20 4,21 4,22 4,23 4,25 4,27 4,29 4,32 4,35 4,38 4,42 4,46 4,51 λ⋅10-2 55,0 57,5 60,0 61,8 63,5 64,7 66,0 66,7 67,5 68,0 68,2 68,5 68,5 68,5 68,5 68,5 67,4 67,9 67,5 67,0 66,3 а⋅107 1,32 1,37 1,43 1,49 1,53 1,57 1,61 1,63 1,66 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,73 1,73 1,73 1,73 1,72 1,72 ν⋅106 1,789 1,306 1,006 0,805 0,659 0,556 0,478 0,415 0,365 0,326 0,295 0,272 0,225 0,233 0,217 0,203 0,191 0,181 0,173 0,165 0,158 β⋅104 0,63 0,70 1,82 3,21 3,87 4,49 5,11 5,70 6,32 6,95 7,52 8,08 8,64 9,19 9,72 10,3 10,7 11,3 11,9 12,6 13,3 σ⋅103 75,5 74,1 72,6 71,2 69,6 68,6 66,1 64,3 62,6 60,70 58,8 56,9 54,8 52,9 50,7 48,8 46,6 44,3 42,3 40,0 37,6 Рr 13,67 9,52 7,02 5,42 4,31 3,54 2,98 2,55 2,21 1,95 1,75 1,60 1,47 1,36 1,26 1,17 1,10 1,05 1,00 0,96 0,93 66 t – температура, 0С; c – удельная теплоемкость, Дж/кг×К; а – коэффициент температуропроводности, м2/с β - коэффициент объемного расширения, К-1; σ - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м Р – давление, бар; ρ - плотность, кг/м3; λ - коэффициент теплопроводности, Вт/м×К ν - кинематическая вязкость, м2/с; Рr – критерий Прандтля. Таблица 3 Плотность водных растворов этилового спирта при 200С в зависимости от концентрации Содержание спирта, % 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ρ20, кг/м3 989,3 981,9 975,1 968,6 961,7 953,8 944,9 935,2 922,5 911,4 Содержание спирта 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 ρ20, кг/м3 902,5 891,1 879,4 867,6 855,6 843,3 831,0 818,0 804,2 789,3 Плотность растворов спирта при температуре t0C определяется по формуле: ρt=ρ20-0.66(t-20), кг/м3 67 Таблица 4 Плотность водных растворов сахара при 200С в зависимости от концентрации % ρ кг/м3 % ρ кг/м3 % ρ кг/м3 % ρ кг/м3 1 1004 19 1079 37 1163 54 1254 2 1008 20 1083 38 1163 55 1260 3 1012 21 1087 39 1174 56 1266 4 1016 22 1092 40 1179 57 1271 5 1020 23 1097 41 1184 58 1277 6 1024 24 1101 42 1189 59 1283 7 1028 25 1105 43 1194 60 1289 8 1034 26 1110 44 1199 61 1295 9 1036 27 1115 45 1205 62 1301 10 1040 28 1120 46 1210 63 1307 11 1044 29 1124 47 1215 64 1313 12 1048 30 1129 48 1221 65 1319 13 1053 31 1134 49 1226 66 1325 14 1057 32 1139 50 1232 67 1331 15 1061 33 1144 51 1237 68 1337 16 1065 34 1149 52 1243 69 1343 17 1070 35 1153 53 1249 70 1350 18 1074 36 1158 Плотность раствора сахара при температуре t0C определяется по формуле: ρt=ρ20-(0,4-0,0025⋅В)⋅(t-20), кг/м3 В – концентрация раствора, % 68 Таблица 5 Плотность водных растворов глицерина, кг/м3 t0C Концентрация, % масс 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 1026 1050 1074 1100 1127 1154 1181 1208 1235 1261 30 1021 1045 1068 1094 1121 1148 1175 1202 1228 1255 40 1016 1040 1063 1088 1115 1141 1168 1296 1222 1248 50 1011 1034 1057 1083 1109 1135 1162 1189 1215 1242 60 1005 1029 1052 1077 1103 1129 1155 1183 1208 1235 70 1000 1024 1046 1071 1096 1122 1149 1176 1202 1229 80 994 1018 1040 1065 1090 1116 1142 1169 1195 1222 90 988 1013 1035 1059 1084 1110 1136 1162 1189 1216 100 983 1007 1029 1053 1078 1104 1130 1156 1183 1209 Таблица 6 Плотность, коэффициент теплопроводности, теплоемкость и кинематическая вязкость растительных масел. 0 t, C Подсолнечное Хлопковое λ, с⋅10-3, ν⋅106, Вт/м×К Дж/кг×К м2/с 0,168 1,93 ρ, кг/м3 914 λ, с⋅10-3, Вт/м×К Дж/кг×К 0,168 2,0 ν⋅106, м2/с 75,1 20 ρ, кг/м3 921 30 914 0,167 1,96 41,3 907 0,167 2,03 48,6 40 907 0,164 1,99 29,3 900 0,164 2,06 39,4 50 900 0,163 2,02 23,0 893 0,163 2,09 23,6 60 893 0,163 2,05 17,0 887 0,163 2,12 17,6 70 886 0,160 2,08 12,8 880 0,160 2,15 13,5 80 880 0,159 2,11 10,4 873 0,159 2,18 10,5 69 t, 0C λ, с⋅10-3, ν⋅106, Вт/м×К Дж/кг×К м2/с 0,157 2,14 8,3 λ, с⋅10-3, Вт/м×К Дж/кг×К 0,157 2,21 ρ, кг/м3 867 ν⋅106, м2/с 8,6 90 ρ, кг/м3 873 100 866 0,156 2,17 6,7 860 0,156 2,24 6,9 110 859 0,155 2,20 5,6 853 0,155 2,27 5,8 Таблица 7 Плотности водных растворов соли NaCl в зависимости от концентрации и температуры, ρ кг/м3. Температура, 0С % 0 10 20 25 30 40 50 60 80 100 120 140 999 1 1007 1007 1005 1004 1002 994 990 978 965 952 937 2 1015 1014 1012 1011 1009 1005 1001 996 985 971 956 941 4 1030 1029 1026 1025 1023 1019 1015 1010 998 985 971 955 6 1045 1044 1041 1039 1037 1033 1029 1024 1012 999 984 969 8 1061 1059 1055 1053 1051 1047 1043 1038 1026 1013 998 983 10 1076 1074 1070 1068 1066 1062 1067 1052 1040 1027 1013 998 12 1092 1089 1085 1083 1081 1076 1072 1066 1054 1042 1027 1012 14 1108 1104 1100 1098 1096 1091 1086 1081 1069 1056 1042 1027 16 1124 1120 1116 1114 1111 1106 1101 1096 1084 1071 1056 1041 18 1140 1136 1131 1129 1127 1122 1116 1111 1099 1086 1072 1056 20 1156 1152 1147 1145 1142 1137 1132 1126 1114 1101 1087 1071 22 1173 1168 1163 1161 1158 1153 1148 1142 1130 1117 1103 1086 24 1189 1185 1180 1177 1175 1169 1164 1158 1146 1133 1118 1102 26 1207 1202 1197 1194 1191 1186 1180 1174 1162 1149 1133 1118 28 1225 1219 1214 1211 1207 1203 1196 1190 1178 1165 1150 1134 70 1070 1070 1089 1108 1127 1147 1167 1187 1237 8 10 12 14 16 18 20 25 1395 1281 1228 1177 1157 1138 1119 1101 40 1286 1233 1181 1161 1142 1123 1104 1083 1065 1048 1031 1014 20 1337 1292 1237 1185 1165 1145 1126 1107 1086 1068 1050 1033 1016 10 35 30 1052 6 1088 1034 4 0 1017 -5 2 % 1392 1334 1276 1226 1175 1155 1136 1118 1099 1081 1064 1047 1030 1013 25 1389 1331 1276 1223 1173 1153 1134 1116 1097 1080 1062 1045 1028 1012 30 1382 1325 1270 1218 1168 1149 1130 1111 1093 1076 1058 1041 1024 1008 40 1376 1319 1265 1213 1163 1144 1125 1107 1089 1071 1054 1037 1020 1004 50 1370 1313 1259 1207 1158 1138 1120 1101 1084 1066 1049 1032 1015 999 60 1363 1307 1253 1202 1152 1133 1114 1096 1078 1061 1043 1027 1010 994 70 Температура, 0С 1357 1301 1247 1196 1147 1127 1109 1090 1073 1055 1038 1021 1004 988 80 1351 1295 1241 1190 1141 1121 1103 1084 1066 1049 1031 1014 998 981 90 1345 1289 1235 1184 1135 1116 1097 1079 1061 1043 1025 1008 991 974 100 1338 1283 1229 1178 1128 1109 1090 1072 1053 1036 1018 1001 984 967 110 1332 1277 1223 1173 1121 1102 1083 1064 1046 1028 1011 993 976 959 120 1325 1271 1216 1167 1115 1095 1076 1057 1039 1021 1003 985 968 951 130 995 977 960 942 140 1320 1265 1211 1161 1108 1088 1069 1050 1031 1013 Плотности водных растворов соли CaCl2 в зависимости от концентрации и температуры, ρ кг/м3. 71 1313 1259 1204 1155 1101 1081 1062 1043 1023 1005 987 969 952 933 150 Таблица 8 Таблица 9 Вязкость смесей этилового спирта с водой, спз (мПа×с) Температура Содержание спирта, % 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 3,311 5,319 6,94 7,14 6,59 5,75 4,762 3,690 2,732 1,773 5 2,577 4,065 5,29 5,59 5,26 4,63 3,906 3,125 2,309 1,623 10 2,178 3,165 4,05 4,39 4,18 3,77 3,268 2,710 2,710 1,466 15 1,792 2,618 3,26 3,53 3,44 3,14 2,770 2,309 1,802 1,332 20 1,538 2,183 2,71 2,91 2,87 2,67 2,370 2,008 1,610 1,200 25 1,323 1,815 2,18 2,35 2,40 2,24 2,037 1,748 1,424 1,096 30 1,160 1,553 1,87 2,02 2,02 1,95 1,767 1,531 1,279 1,003 35 1,006 1,332 1,53 1,72 1,72 1,66 1,329 1,355 1,147 0,914 40 0,907 1,160 1,568 1,482 1,499 1,447 1,344 1,203 1,035 0,834 45 0,812 1,015 1,189 1,239 1,294 1,271 1,189 1,081 0,939 0,764 50 0,734 0,907 1,050 1,132 1,155 1,127 1,062 0,968 0,848 0,702 55 0,665 0,814 0,929 0,998 1,020 0,997 0,943 0,867 0,764 0,644 60 0,609 0,736 0,834 0,834 0,913 0,902 0,856 0,798 0,704 0,592 65 0,554 0,666 0,752 0,802 0,818 0,806 0,766 0,711 0,641 0,551 70 0,514 0,608 0,683 0,727 0,740 0,729 0,695 0,650 0,589 0,504 75 0,476 0,559 0,624 0,663 0,672 0,663 0,636 0,600 0,546 0,471 80 0,430 0,505 0,567 0,601 0,612 0,604 - - - - 72 16 18 20 30 40 50 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 Концентрация 1,24 1,37 1,51 2,44 4,47 10,3 34,0 49,5 71,5 93,0 139 161 374 670 1260 30 1,02 1,11 1,21 1,9 3,32 7,2 21,4 30,3 42,1 55,5 77,0 95,0 180 301 520 1030 2260 5450 40 0,84 0,91 0,93 1,5 2,56 5,02 14,3 19,6 26,5 31,1 41,3 51,0 97 151 249 470 929 2050 5160 50 0,70 0,77 0,82 1,22 2,02 3,2 9,84 13,2 17,5 21,8 26,5 31,0 50 86 133 288 423 866 1820 60 0,66 0,70 0,74 1,12 1,78 3,5 8,34 11,4 14,8 18,1 21,0 24,7 39,9 53,5 97,5 167 310 634 1070 65 0,63 0,65 0,69 1,02 1,62 3,0 7,17 9,3 12,0 15,0 17,6 19,9 32,1 53,4 78,0 131 220 414 858 70 80 0,57 0,52 0,60 0,55 0,64 0,59 0,92 0,81 1,46 1,32 2,8 2,38 6,20 5,32 8,3 6,9 10,6 8,9 12,7 10,5 14,45 12,35 17,1 13,5 28,6 21,8 49,2 37,5 67,5 52,0 113 78 190 125 251 222 681 434 75 0,51 0,52 0,55 0,77 1,22 2,18 4,75 6,1 7,3 9,0 10,4 11,5 85 Температура, 0С 0,50 0,52 0,53 0,71 1,10 1,92 4,10 5,2 6,4 7,7 8,8 9,8 90 0,48 0,49 0,50 0,67 1,04 1,76 3,72 4,6 5,2 6,4 7,5 8,4 95 Вязкость водных растворов сахара, спз=1мПа×с (µ) 0,46 0,46 0,47 0,62 0,96 1,56 3,18 4,0 4,9 5,8 6,6 7,5 100 0,44 0,45 0,46 0,56 0,82 1,32 2,52 3,155 3,8 110 0,42 0,44 0,45 0,51 0,72 1,10 1,90 2,40 3,0 120 73 0,41 0,43 0,44 0,47 0,64 0,97 1,45 1,85 2,25ы 130 Таблица 10 Таблица 11 Коэффициент теплопроводности растворов солей: λ=λв⋅(1-В⋅α⋅10-5), Вт/(м×К) λв – коэффициент теплопроводности воды при данной температуре, Вт/(м×К) В – концентрация, % Растворенное вещество α NaCl 248 CaCl2 309 Таблица 12 Коэффициент теплопроводности сахарных растворов: λ=К⋅λв⋅(1-556⋅10-5⋅В), Вт/(м×К) λв – коэффициент теплопроводности воды при данной температуре, Вт/(м×К) В – концентрация, % К % 1,0 0 10 0,890 20 0,834 30 0,777 40 0,720 50 0,660 60 0,605 70 Таблица 13 Удельная теплоемкость растворов солей и щелочей: С=Сс⋅ В 100 +Св ⋅ 100 − В ,кДж/(кг×К) 100 Св – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг×К); В – концентрация раствора, %. Удельная теплоемкость растворов сахара: В , кДж/(кг×К) С=4,19-(2,52-0,0075⋅t) ⋅ 100 t – температура, 0С; В – концентрация, %. Удельная теплоемкость сухих веществ. Растворенное вещество NaCl CaCl2 С кДж/(кг×К) 0.87 0.685 74 Таблица 14 Динамический коэффициент вязкости растворов Вещество 00С Глицерин, 1210 100% 0 Глицерин, 50% 12 Укс. к-та, 100% Укс. к-та, 50% 4,35 Этил.спирт, 1,78 100% Этил.спирт, 3,69 80% Этил.спирт, 5,75 60% Этил.спирт, 7,14 40% Этил.спирт, 5,32 20% Динамический коэффициент вязкости, мПа (сП) 1000 100С 200С 300С 400С 500С 600С 800С С 1200 С 3950 1480 600 3,30 180 102 35 13 5,2 8,5 6,05 4,25 3,5 2,6 2 1,2 0,73 0,45 - 1,22 1,04 0,9 0,79 0,7 0,56 0,46 0,37 3,03 2,21 1,7 1,35 1,11 0,92 0,65 0,5 0,4 1,46 1,19 1,0 0,82 0,70 0,59 0,43 0,32 0,24 2,71 2,01 1,53 1,2 0,97 0,79 0,57 0,52 0,43 3,77 2,67 1,93 1,45 1,13 0,9 0,6 0,45 0,34 4,39 2,91 2,02 1,48 1,13 0,89 0,6 0,44 0,34 3,17 2,18 1,55 1,16 0,91 0,74 0,51 0,38 0,3 Таблица 15 Коэффициент объемного расширения жидких веществ и водных растворов в зависимости от температуры. Кальций хлористый, 25% р-р Уксусная кислота Этиловый спирт Глицерин, 50% Глицерин, 100% β⋅103 -20 С β⋅103 0С β⋅103 20 С β⋅103 40 С β⋅103 60 С β⋅103 80 С β⋅103 100 С β⋅103 120 С 0,35 0,35 0,39 0,43 0,46 0,49 0,51 0,55 - 1,05 1,07 1,11 1,14 1,18 1,23 1,3 1,03 1,05 1,08 1,13 1,22 1,33 1,44 1,87 - - 0,53 - - - - - - - 0,53 - - - - - 75 Таблица 16 Коэффициенты теплопроводности некоторых жидкостей λ, ккал/м⋅ч⋅0С Вещество Уксусная кта, 50% Уксусная кта, 100% Глицерин б/водн Глицерин, 50% Спирт этил., 20% Спирт этил., 40% Спирт этил., 60% Спирт этил., 80% Спирт этил., 100% Температура, 0С 0 20 40 60 80 100 120 0,1 0,15 0,145 0,142 0,155 0,15 0,145 0,143 0,235 0,240 0,242 0,243 0,245 0,250 0,255 0,33 0,365 0,375 0,420 0,38 0,410 0,44 0,465 0,490 0,30 0,33 0,33 0,355 0,410 0,215 0,245 0,27 0,30 0,325 0,223 0,225 0,226 0,226 0,225 0,225 0,225 0,160 0,155 0,150 0,147 Пересчет в СИ: 1ккал/м⋅ч⋅0С=1,163 Вт/(м×К) 76 Таблица 17 Средняя удельная теплоемкость некоторых жидкостей, С, кДж/(кг×К) Жидкость Спирт этил., 100% Спирт этил., 80% Спирт этил., 60% Спирт этил., 40% Спирт этил., 20% Уксусная кта, 100% Уксусная кта, 50% Глицерин, 50% Глицерин, 100% Температура, 0С 20 40 50 60 70 80 90 100 2,48 2,72 2,84 2,96 3,08 3,21 3,36 3,51 2,83 3,01 3,11 3,22 3,33 3,43 3,53 3,64 3,14 3,31 3,40 3,48 3,54 3,60 3,69 3,77 3,51 3,64 3,66 3,69 3,75 3,81 3,89 3,94 3,85 3,90 3,91 3,93 3,95 3,98 4,02 4,06 1,99 2,10 2,15 2,21 2,26 2,31 2,36 2,42 3,10 3,14 3,16 3,18 3,22 3,26 3,28 3,30 3,56 3,52 3,52 3,52 - - - - 3,20 2,42 2,50 2,55 2,60 2,70 2,73 2,80 Пересчет в СИ: 1кДж/(кг×К)=1000 Дж/(кг×К) 77 Таблица 18 Физические свойства молока и сливок 0 tC УдельПлотность ная теплоём3 кость ρ кг/м с Дж/кг × К 20 25 30 40 45 50 55 60 65 70 75 80 1029 1027 1025 1021 1019 1017 1014 1011 1009 1006 1003 1000 3913 3918 3922 3934 3918 3897 3876 3855 3858 3855 3855 3855 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 994 992 998 985 983 982 981 980 970 971 965 964 962 4022 4106 3855 3687 3570 3612 3599 3599 3603 3603 3603 3603 3603 Коэффициент Коэффициент Критерий Удельная динамикинематиПрандтля теплопро ческой ческой Pr водность вязкости вязкости ν 106 λ Вт/м ×К 6 µ 10 м2/с Па × с МОЛОКО 0,495 1790 1,74 14,2 0,512 1541 1,50 11,8 0,523 1333 1,30 9,95 0,552 1041 1,02 7,50 0,570 937 0,92 6,10 0,581 854 0,84 5,50 0,593 771 0,76 5,00 0,605 708 0,70 4,50 0,605 656 0,65 4,10 0,616 624 0,62 3,90 0,628 582 0,58 3,60 0,640 560 0,56 3,43 СЛИВКИ 0,371 17728 11,8 148,00 0,321 8824 8,9 114,75 0,324 6916 7,0 81,50 0,329 5417 5,5 64,35 0,334 4227 4,3 47,20 0,340 4124 4,2 36,00 0,345 2548 2,6 26,00 0,351 2519 2,57 25,55 0,358 2503 2,57 25,10 0,3675 2466 2,54 23,10 0,381 2451 2,54 23,10 0,390 2449 2,54 23,00 0,398 2453 2,55 23,00 78 Таблица 19 Вязкость водных растворов неорганических веществ, µ, мПа×с. Вещество NaCl CaCl2 NaCl CaCl2 Концентрация, % 5 10 15 20 25 5 10 15 20 25 30 35 40 5 10 15 20 25 5 10 15 20 25 30 35 40 Температура, 0С -10 4,1 4,9 6,3 9,1 14,2 0 1,86 2,01 2,27 2,67 3,31 1,93 2,17 2,58 3,14 4,03 5,8 8,9 50 0,60 0,67 0,75 0,87 1,05 0,62 0,68 0,84 1,05 1,31 1,90 2,80 4,25 60 0,51 0,57 0,64 0,74 0,91 0,52 0,59 0,72 0,90 1,14 1,58 2,32 3,51 3,37 4,08 5,19 10 1,39 1,51 1,69 1,99 2,38 1,41 1,58 1,87 2,32 3,05 4,4 6,6 20 1,07 1,19 1,34 1,86 1,86 1,10 1,27 1,52 1,89 2,54 3,6 5,1 8,9 Температура, 0С 70 80 0,45 0,40 0,51 0,45 0,56 0,50 0,64 0,87 0,77 0,67 0,46 0,41 0,51 0,45 0,63 0,54 0,79 0,68 0,98 0,84 1,35 1,15 1,95 1,65 2,93 2,47 30 0,87 0,95 1,07 1,24 1,46 0,90 1,00 1,21 1,50 1,92 2,9 4,2 6,9 40 0,71 0,78 0,89 1,03 1,20 0,72 0,80 0,98 1,21 1,52 2,3 3,32 5,1 90 0,35 0,41 0,45 0,51 0,60 0,36 0,40 0,47 0,58 0,73 0,97 1,45 2,05 100 0,32 0,37 0,41 0,47 0,54 0,32 0,36 0,42 0,51 0,63 1,82 1,20 1,65 79 Таблица 20 Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов, Вт/(м×К). λ 200 0,116 0,178 85 380 1,4÷3,1 0,093 35 0,10 45 17 0,75 0,07 Наименование материала Алюминий Асбест Асбозурит Латунь Медь Накипь котельная Ньювель Свинец Совелит Сталь, чугун Сталь нержавеющая Стекло Шлаковая вата Таблица 21 Значение нормальной депрессии для водных растворов различных веществ, 0С. Растворенное вещество NaCl CaCl2 Сахар Концентрация, % 10 20 1,9 1,5 0,2 4,9 4,5 0,4 30 35 9,6 10,5 14,3 0,7 0,9 40 45 50 19 1,2 24,3 1,5 30 2,0 55 60 36,5 43,0 2,6 3,8 65 70 4,2 5,4 Таблица 22 Поправочный коэффициент в формуле Тищенко. Абсолютное давление 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 η 0,64 0,66 0,69 0,73 0,76 0,81 0,85 0,89 0,91 0,96 1,00 80 Таблица 23 Средняя температура и относительная влажность атмосферного воздуха в различных районах России. Наименование пункта tC ϕ% tC ϕ% 1 Алма-Ата Астрахань Ашхабад Баку Батуми Брянск Владивосток Ворошиловград Владимир Вологда Воронеж Волгоград Горький Грозный Днепропетровск Ереван Иваново Казань Калуга Керчь Киев Кишинев Краснодар Курск Львов Минск Николаев Одесса Орел Рига Ростов-на-Дону Саратов Свердловск 2 -8,6 -7,1 -0,4 3,4 6,3 -8,8 -13,7 -7,0 -11,7 -12,0 -9,8 -9,9 -12,2 -4,9 -6,0 -5,8 -12,0 -13,6 -9,7 -1,3 -6,0 -4,3 -2,1 -9,3 -4,0 -6,8 -4,0 -3,1 -9,6 -5,1 -6,1 -11,3 -16,2 3 87 91 84 82 78 88 74 84 84 85 90 85 89 88 88 89 90 86 89 88 89 88 90 88 87 88 88 88 92 86 89 84 84 4 22,1 23,2 29,6 23,3 23,1 18,2 20,6 22,2 18,3 17,0 20,0 20,7 19,4 23,9 22,3 25,0 18,8 19,9 18,4 23,4 19,3 21,6 23,7 19,4 18,1 17,5 23,1 22,6 18,6 17,9 23,7 23,1 17,2 5 56 58 41 65 84 74 77 69 69 70 62 50 68 70 60 50 71 63 68 68 69 62 67 67 74 78 68 61 77 75 59 53 70 0 Январь 0 Июль 81 1 Смоленск Тамбов Ташкент Тбилиси Харьков Херсон Челябинск 2 -8,4 -11,1 -1,3 -1,0 -7,7 -3,4 -16,2 3 88 88 81 80 88 89 84 4 17,6 20,0 25,8 24,6 20,6 23,3 18,6 5 78 68 46 51 65 62 72 Таблица 24 Параметры сушки и характеристика различных материалов. t2 Q А wв Материал t1 Аммиачная 100÷120 60 55 4÷6 1,5÷2,0 селитра Кукуруза 150 55 50 20 2,5÷3,0 Поваренная 150 45 40 7÷9 1,5÷2,0 соль Поваренная 500 100 70 15 1,5÷2,0 соль Подсолнечные 200 60 50 20 1,8÷2,0 семена Пшеница 120 55 50 20 2,0÷2,5 Пшеница 140 55 50 20 2,0÷2,5 Сахарный 100 70 70 7 0,8÷1,0 песок Свекловичный 400 100 90 100÷120 1,8÷2,2 жом Сернокислый 120 65 55 9÷11 1,5÷2,0 аммоний Здесь ссух ρ β α 1600 800÷850 0,14 4 1550 600÷850 0,18 4 900 700÷750 0,14 4 900 750÷800 0,14 4 1520 440÷460 0,15 3 1650 1650 750÷850 750÷850 0,15 3 0,15 3 1100 790 0,15 4 1340 220÷600 0,18 4 1380 900÷1000 0,14 4 t1 – предельная температура сушильного агента, 0С; t2 – температура сушильного агента на выходе из сушилки, 0С; Q – предельная температура нагрева материала, 0С; А – напряжение барабана по влаге, кг/(м3×ч); wв – допустимая скорость агента на выходе из сушилки, м/с; ссух – удельная теплоемкость абсолютно сухого материала, Дж/(кг×К); ρ - насыпная плотность материала, кг/м3; β - коэффициент заполнения барабана; α - угол наклона барабана, град. 82 Таблица 25 Объем влажного воздуха на 1кг сухого воздуха, V0 м3/кг. t 10 20 30 40 50 60 70 80 0,912 0,928 0,945 0,963 0,982 1,00 1,02 1,05 1,07 1,10 1,13 1,16 1,20 0,919 0,937 0,958 0,979 1,00 1,08 1,06 1,09 1,13 1,17 1,22 1,28 1,35 0,925 0,947 0,979 0,996 1,02 1,08 1,09 1,14 1,19 1,26 1,33 1,43 1,55 0,933 0,956 0,983 1,01 1,05 1,09 1,13 1,25 1,26 1,36 1,47 1,62 1,81 0,940 0,966 0,996 1,03 1,07 1,12 1,17 1,31 1,34 1,46 1,63 1,86 2,17 0,947 0,976 1,01 1,05 1,09 1,15 1,22 1,38 1,43 1,59 1,83 2,19 2,72 0,954 0,986 1,02 1,07 1,12 1,19 1,27 1,31 1,63 1,75 2,08 2,65 3,63 0,962 0,996 1,04 1,09 1,15 1,22 1,32 1,46 1,65 1,94 2,42 3,35 5,45 ϕ 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Таблица 26 Удельная теплота парообразования, кДж/кг. Вещество Температура, 0С 0 20 40 60 80 100 120 140 Уксусная кислота - 352 365 375 384 390 405 396 Этиловый спирт 920 910 900 877 850 810 760 710 83 Таблица 27 Насыщенный пар и вода на линии насыщения (по давлениям). Р 0,04 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065 0,070 0,075 0,080 0,085 0,090 0,095 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 t 0С 28,98 31,03 38,88 34,59 36,18 37,65 39,03 40,32 41,54 42,69 43,79 44,84 45,84 47,72 49,45 51,07 52,58 54,00 55,34 56,61 57,82 58,98 60,08 61,14 62,16 63,14 64,08 64,99 65,88 66,73 67,55 68,35 69,12 70,60 72,02 73,36 74,64 75,88 ρв 995,9 995,3 994,7 994,2 993,6 993,1 992,5 992,0 991,5 991,0 990,6 990,2 989,8 989,0 988,2 987,5 986,8 986,1 985,5 984,9 984,3 983,7 983,1 982,5 982,0 981,5 981,0 980,5 980,0 979,5 979,0 978,5 978,1 977,3 976,5 975,8 975,0 974,2 ρn 0,02873 0,03211 0,03547 0,03880 0,04212 0,04542 0,04871 0,05198 0,05525 0,05849 0,06172 0,06473 0,06812 0,07462 0,08097 0,08726 0,09354 0,09880 0,1060 0,1123 0,1185 0,1247 0,1308 0,1369 0,1430 0,1491 0,1551 0,1612 0,1673 0,1733 0,1793 0,1853 0,1913 0,2032 0,2151 0,2269 0,2387 0,2504 i′ 121,4 130,0 137,8 144,9 151,5 157,7 163,4 168,8 173,9 178,7 183,3 187,7 191,9 199,7 207,0 213,8 220,1 226,1 236,9 237,2 241,9 246,7 251,4 255,9 260,2 264,3 268,2 272,0 275,7 279,3 282,7 286,0 289,3 295,5 301,5 307,1 312,5 317,7 I 2554 2557 2561 2564 2567 2570 2572 2574 2576 2578 2580 2582 2584 2586 2591 2594 2596 2599 2603 2604 2605 2607 2609 2611 2613 2614 2616 2618 22620 2621 2623 2624 2625 2627 2630 2632 2634 2636 r 2438 2427 2423 2419 2415 2412 2409 2405 2402 2399 2397 2394 2392 2388 2384 2380 2376 2373 2366 2365 2363 2360 2358 2355 2353 2350 2348 2346 2344 2342 2430 2336 2336 2332 2338 2325 2322 2318 84 Р 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 Здесь t 0С 78,75 81,35 83,74 85,95 88,02 89,87 91,80 93,52 95,16 96,72 97,34 99,64 ρв 972,5 970,9 969,4 968,0 966,6 965,3 964,1 962,9 961,8 960,7 959,6 958,5 ρn 0,2797 0,3087 0,3375 0,3661 0,3946 0,4230 0,4512 0,4792 0,5071 0,5350 0,5627 0,5903 i′ 329,6 340,6 350,7 360,0 368,6 376,8 384,5 391,8 398,7 405,3 411,4 417,4 I 2641 2645 2649 2653 2657 2660 2663 2665 2668 2670 2673 2675 r 2311 2304 2298 2293 2288 2283 2278 2273 2269 2265 2261 2258 Р – абсолютное давление, бар; t – температура, 0С; ρв – плотность кипящей воды, кг/м3; ρn – плотность сухого насыщенного пара, кг/м3; i′ - энтальпия кипящей воды, кДж/кг; i – энтальпия сухого насыщенного пара; r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг. 85 Приложение 2 Таблица 1 Теплообменники ТТ из углеродистой стали Индекс изделия Условная поверхность нагрева Fy , м 2 Расчетная поверхность нагрева Fp , м 2 Основные размеры, мм Количество труб Длина трубы, l , мм D×s d×s ~ L1 B ТТ114. 001. 011 1 1,07 1 6000 89x4 57x3,5 6200 300 ТТ114. 001. 021 ТТ114. 001. 031 ТТ114. 002. 041 2 2,14 3,21 3,05 2 3 1 6000 6000 9000 89x4 89x4 159x5 57x3,5 57x3,5 108x4 6920 6920 9250 300 300 400 3,15 ТТ114. 001. 051 4 4,28 4 6000 89x4 57x3,5 6920 300 ТТ114. 001. 061 5 5,35 5 6000 89x4 57x3,5 6920 300 6,42 6 6000 89x4 57x3,5 6920 300 6,1 2 9000 159x5 108x4 9980 400 8,56 8 6000 80х4 57x3,5 6920 300 10,7 10 6000 89x4 57x3,5 6920 300 9,15 3 9000 159x5 108x4 9980 400 12,85 12 6000 89x4 57x3,5 6920 300 12,2 4 9000 159x5 108x4 9980 400 17,1 16 6000 89x4 57x3,5 6920 300 15,25 5 9000 159x5 108x4 9980 400 21,4 20 6000 89X4 57x3,5 6920 300 18,3 6 9000 159x5 108x4 9980 400 25,6 24 6000 89x4 57x3,5 6920 300 24,2 8 9000 159x5 108x4 9980 400 30,2 30 6000 89x4 57x3,5 6920 300 30,5 10 9000 159x5 108x4 9Э80 400 40,6 38 6000 89x4 57x3,5 6920 300 39,6 13 9000 159x5 108x4 9380 400 51,2 48 6000 89x4 57x3,5 6920 300 48,7 16 9000 159x5 108x4 9950 400 64,2 60 6000 89x4 57x3,5 6920 300 61 20 9000 159x5 108x4 9380 400 81,3 76 6000 89X4 57x3,5 6920 300 79,3 26 9000 159x5 108x4 9980 400 100 94 6000 89x4 57x3,5 6920 300 97,5 32 9000 159x5 108x4 9980 400 126 118 6000 89x4 57x3,5 6920 300 122 40 9000 159x5 108x4 9980 400 160,5 150 6000 89x4 57x3,5 6920 300 158,5 52 9000 159x5 108x4 9980 400 203 190 6000 89x4 57x3,5 6920 300 201,3 66 9000 159x5 108x4 9980 400 250 234 6000 89x4 57x3,5 6920 300 ТТ114. 001. 071 ТТ114. 002. 081 ТТ114. 001. 091 ТТ114. 001. 101 ТТ114. 002. 111 ТТ114. 001. 121 ТТ114. 002. 131 ТТ114. 001. 141 ТТ114. 002. 151 ТТ114. 001. 161 ТТ114. 002. 171 ТТ114. 001. 181 ТТ114. 002. 191 ТТ114. 001. 201 ТТ114. 002. 211 ТТ114. 001. 221 ТТ114. 002. 231 ТТ114. 001. 241 ТТ114. 002. 251 ТТ114. 001. 261 ТТ114. 002. 271 ТТ114. 001. 281 ТТ114. 002. 291 ТТ114. 001. 301 ТТ114. 002: 311 ТТ114. 001. 321 ТТ114. 602. 331 ТТ114. 001. 341 ТТ114. 002. 351 ТТ114. 001. 361 ТТ114. 002. 371 ТТ114. 001. 381 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 86 Таблица 2 Теплообменники ТТ из коррозионностойкой стали Основные размеры, мм Индекс изделия Условная поверхность нагрева Fy , м 2 Расчетная поверхность нагрева Fp , м 2 Количество труб Длина трубы, l , мм D×s d×s ~ L1 B ТТ114. 001. 012 1 1,07 1 6000 89x4,5 57x3,5 6200 300 ТТ114. 001. 022 2 2,14 2 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 3,21 3 6000 89x4,5 57X3,5 6920 300 3,05 1 9000 108x5 9250 400 57x3,5 6920 300 57X3,5 6920 300 ТТ114. 001. 032 ТТ114. 002. 042 3,15 ТТ114. 001. 052 4 4,28 4 6000 ТТ114. 001. 062 5 5,35 5 6000 159x6 89 x 4 , 5 89x4,5 6,42 6 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 6,1 2 9000 159x6 108x5 9980 400 8,56 8 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 10,7 10 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 9,15 3 9000 159x6 108x5 9980 400 12,85 12 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 12,2 4 9000 159x6 108 x 5 9980 400 17,1 16 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 15,25 5 9000 159x6 108x5 9980 400 21,4 20 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 18,3 6 9000 159x6 108x5 9980 400 25,6 24 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 24,2 8 9000 159x6 108x5 9980 400 30,2 30 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 30,5 10 9000 159x6 108x5 9980 400 40,6 38 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 39,6 13 9000 159x6 108x5 9S80 400 51,2 48 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 48,7 16 9000 159x6 108x5 9980 400 64,2 60 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 61 20 9000 159x6 108 x 5 9980 400 81,3 76 6000 89x4,5 57x3,5 6920 79,3 26 9000 159x6 108x5 9980 100 94 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 400 . 300 97,5 32 9000 59x6 08x5 9980 400 126 118 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 122 40 9000 59x6 08x5 9980 400 160,5 150 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 158,5 52 9000 59x6 08x5 9980 400 203 190 6000 89x4,5 57x3,5 6920 300 201,3 66 9000 59x6 08x5 9980 400 ТТ114. 001. 072 ТТ114. 002. 082 ТТ114. 001. 092 ТТ114. 001. 102 ТТ114. 002. 112 ТТ114. 001. 122 ТТ114. 002. 132 ТТ114. 001. 142 ТТ114. 002. 152 ТТ114. 001. 162 ТТ114. 002. 172 ТТ114. 001. 182 ТТ114. 002. 192 ТТ114. 001. 202 ТТ114. 002. 212 ТТ114. 001. 222 ТТ114. 002. 232 ТТ114. 001. 242 ТТ114. 002. 252 ТТ114. 001. 262 ТТ114. 002. 272 63 8 10 12.5 16 20 25 31,5 40 50 63 ТТ114. 001. 282 ТТ114. 002. 292 ТТ114. 001, 302 ТТ114. 002. 312 ТТ114. 001. 322 ТТ114. 002. 332 ТТ114. 001. 342 Till 4. 002. 352 TT114. 001. 362 TT114. 002. 372 80 100 125 160 200 87 Размеры, мм При диаметре внутренней трубы 57 108 L H a b 6200 9250 599 799 4000 5000 1100 2125 Рисунок 1. Блок теплообменника ТТ Размеры, мм При длине трубы 6000 9000 dy l1 l2 50 100 105 120 150 210 Рисунок 2. Элемент теплообменника ТТ 88 Рисунок 3. Сборочный чертеж теплообменника типа ТТ Рисунок 4. Сборочный чертеж теплообменника типа ТТ, вид сбоку 89 Таблица 3 Рекомендуемые основные размеры и техническая характеристика элементов теплообменников типа ТТ из углеродистой стали d H × s DH × s l Техническая характеристика Площадь поперечног о сечения межт внут рубн ренн ого их прос труб транс тва м 2 ⋅ 10 4 мм 80х4 80x5 89x4 TT-48 48X4. 33,4 12,5 22.0 20,4 9000 33,4 28,4 89x4 26,0 95x4 95x5 95x4 34,1 18,5 89x4 89x6 21,0 6000 9000 95x5 108x5 159x5 1,356 1,074 31,0 26,0 21,0 34,1 1,611 31,0 9000 ТТ-108 0,904 28,4 89x6 89x6 57x4 20,4 6000 80x4 89x4 ТТ-57 22,0 89x6 80x5 Поверхность теплообмена, мг Тип элемента Основные размеры 1200 75,4 0 3,052 83,0 4,069 Примечания: 1 Поверхность теплообмена определена по наружному диаметру внутренней трубы. 2. Расчетное давление в трубном или межтрубном пространстве 1,0; 1,6; 2,5; 4,0 и 6,4 Мн 2 м 90 Таблица 4 Fр Fн Количество элементов в секции Общее количество элементов номи расче нальтная ная Количество секций Поверхност ь теплообмена Рекомендуемые поверхности теплообменников типа ТТ из углеродистых и высоколегированных сталей компонуемых из стандартных элементов При h = 200 мм. Основные размеры L м2 l H мм 1.6 1,81 2 2 200 2,5 2,71 3 3 400 3,15 3,62 4 4 600 4,0 4,52 5 5 800 5.0 5,42 6 6 1000 6,3 6,33 7 7 8.0 8,14 9 9 1600 10,0 10,84 6 12 1000 7 14 1200 16,0 16,28 9 18 1600. 20.0 21,68 12 24 2200 12,5 12,66 25,0 24,41 1 2 3 9 2 31,5 32,56 3 12 2 40,0 9000 36 6500 6000 24 9500 9000 6500 6000 40,68 3 10 30 9 36 12 48 9500 9000 - 1200 1600 9500 44 63.0 65,12 6000 18 11 4 6500 27 39,82 4 50,0 48,82 B 300 400 300 2200 400 300 2000 600 1800 400 1600 600 2200 91 Таблица 5 Fр Fн Количество элементов в секции Общее количество элементов номи расч наль- етная ная Количество секций Поверхностьт еплообмена Рекомендуемые поверхности теплообменников типа ТТ из углеродистых и высоколегированных сталей компонуемых из стандартных элементов При h = 300 мм. Основные размеры L м2 1,0 l H мм 1,07 1 1 — 3,15 3,22 3 3 600 4 4 900 4,0 B 4,30 1 - 5,0 5,37 5 5 1200 6,3 6,44 6 6 1500 8,0 8,59 8 8 10,0 10,74 5 10 1200 6 12 1500 16,0 17,18 8 16 2100 20,0 19,33 9 18 2400 26,76 8 24 2100 5 15 9500 9000 30 6500 6000 20 9500 9000 6500 6000 12,5 12,88 6500 6000 2100 2 300 25,0 24,16 3 1200 400 2700 300 31.5 32,22 2 10 42,96 4 40 38,66 3 24 50,0 51,55 4 600 40,0 8 63,0 64,44 400 2100 32 40 9500 9000 5 800 80,0 80,55 50 10 100.0 96,66 600 6 2700 60 1000 92 Таблица 6 Количество элементов в секции Общее количество элементов номирасчетнальная F р ная Fн Количество секций Поверхность теплообмена Рекомендуемые поверхности теплообменников типа ТТ из углеродистых и высоколегированных сталей компонуемых из стандартных элементов При h = 800 мм. Основные размеры L м2 l H B мм 12,5 12,21 16,0 15,26 20,0 20,34 25,0 24,42 31,5 30,52 40,0 40,64 50,0 48,83 63,0 61,04 80,0 81,28 100,0 97,66 125,0 122,08 160,0 162,56 200,0 195,32 250,0 244,16 1 2 3 4 4 5 5 4 8 5 10 4 12 4 3 20 5 9000 12500 12000 9500 9000 2400 3200 3200 12500 12000 9500 2400 9000 6 5 8 10 40 48 60 600 600 900 24 30 400 900 3200 15 — 2400 20 4 6 9500 12500 12000 4000 1200 5600 7200 1500 93 Приложение 3 Таблица 1 Основные параметры и размеры конденсаторов типа КП Диаметр Давление кожуха, Ру, МПа мм 630 800 1000 1200 1400 1,0 1,6 2,5 1,0 1,6 2,5 1,0 1,6 2,5 1,0 1,6 2,5 1,0 1,6 2,5 Поверхность L, теплообмена, 2 м с т/о трубами мм Ш 25 Dу, мм при числе H, ходов по трубам Dy1, Dу2, мм мм мм 4 6 2 105; 93; 86 6900 1060 200 150 100 191; 173; 164 7080 1354 250 200 150 325; 300; 289 7290 1558 300 200 150 489; 460; 442 7500 1780 300 250 200 675; 642; 626 7750 1980 350 250 200 300 250 200 400 300 250 400 300 300 500 400 350 500 400 350 100 150 200 250 250 Пример условного обозначения: Конденсатор с плавающей головкой 1000КП1,6-М1 /25-6-2-Т (по ТУ 3612-023-00220302-01) • 1000 — диаметр кожуха, мм; • КП — конденсатор с плавающей головкой; • 1.6 — давление в кожухе, МПа; • M1 — материал исполнения; • 25 — диаметр теплообменных труб, мм; • 6 — длина труб, м; • 2 — двухходовой; • Т — с теплообменными трубами, расположенными в решетке по вершинам равностороннего треугольника. 94 Таблица 2 Основные параметры и размеры теплообменников типа ТН, ТК Диаметр кожуха, мм Давление РУ, МПа 1 2 159 (наруж.) 1,6 2,5 Поверхность теплообмена, м* с т/о трубами Ш 20/25 3 L, мм. число ходов 4 1400 1900 5 1400 1900 2,5/2,0 3,5/3,0 2400 3400 2400 3400 4,0/3,0 6,0/5,0 1450 1950 1450 1950 8,5/6,5 12,5/10,0 2450 3450 2450 3450 4,0/3,0 6,0/5,0 1500 2000 1500 2000 8,5/6,5 12,5/10,0 2500 3500 2500 3500 8,5/6,5 11,0/9,0 2200 2670 2170 2670 3670 17,0/13,0 22,5/17,5 4670 3670 4670 21/16 31/24 2790 3790 2720 3720 42/31 63/47 4790 6790 4720 6720 21/16 31/24 2790 3790 2720 3720 42/31 63/47 4790 6790 4720 6720 21/16 31/24 2790 3790 2720 3720 42/31 63/47 4790 6790 4720 6720 48/38 73/58 2940 3940 2910 3910 97/77 146/116 4840 6840 4910 6910 1,0/1,0 1,5/1,5 1,6 273 (наруж.) 2,5 325 (наруж.) 1,6 2,5 1,6 426 (наруж.) 2,5 400 (внутр.) 600 (внутр.) 1,0 2,5 1,0 1,6 Н, Dy, L1, мм мм мм 6 7 430 80 544 100 544 100 596 100 726 150 726 150 726 150 1060 200 8 1000 1500 2000 3000 1000 1500 2000 3000 1000 1500 2000 3000 1500 2000 3000 4000 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 А, А0, мм мм 9 620 1120 1620 2620 600 1100 1600 2600 570 1070 1570 2570 1050 1550 2550 3550 1520 2520 3520 5520 1520 2520 3520 5520 1550 2550 3550 5550 1500 2500 3500 5500 10 - - 440 460 530 445 520 95 48/38 73/58 2950 3950 97/77 146/116 4950 6950 90/71 135/106 3070 4070 3160 4160 179/142 272/213 5070 7070 5160 7160 90/71 135/106 3140 4140 3190 4190 179/142 272/213 5140 7140 5190 7190 90/71 135/106 3220 4220 3225 4225 179/142 272/213 5220 7220 5220 7225 230/190 308/254 3315 4315 3440 4440 7315 3365 4365 7440 3425 4425 7365 3370 4370 7425 3480 4480 7370 5465 7465 7380 5645 7645 5635 7635 5730 7730 2,5 1,0 800 (внутр.) 1,6 2,5 1,0 463/382 1000 (внутр.) 1,6 320/190 308/257 463/382 2,5 230/190 308/254 463/382 1200 (внутр.) 1,0 2,5 448/367 674/552 448/367 674/552 - 1060 200 1254 250 1254 250 1254 250 1458 300 1662 350 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 2000 3000 4000 6000 3000 4000 6000 3000 4000 6000 3000 4000 6000 4000 6000 4000 6000 1450 2450 3450 5450 1450 2450 3450 5450 1410 2410 3410 5410 1400 2400 3400 5400 545 630 650 635 650 760 3300 5300 785 3300 5300 Пример условного обозначения: Теплообменник с неподвижными трубными решетками 325ТНГ-2,5-М1/25-3-2 ТУ 26-02-1 105-89 • 325 — диаметр кожуха, мм; • ТНГ — теплообменник с неподвижными трубными решетками горизонтальный; • на условное давление в трубах и кожухе 2,5 МПа; • M1 — материал исполнения; • 25 — диаметр теплообменных труб, мм; • 3 — длина труб, м; • 2 — двухходовой по трубам. 96 Рисунок 1. Горизонтальные конденсаторы типа КП с плавающей головкой ТУ 3612-023-00220302-01 (взамен ТУ 3612-086-0021 7298-97). Рисунок 2. Горизонтальные и вертикальные теплообменники с неподвижными трубными решетками и компенсатором на кожухе ТУ 26-02-1105-89. 97 Приложение 4 Рисунок 1. Габаритная схема барабанной прямоточной сушилки диаметром 1000 – 2200 мм. Рисунок 2. Габаритная схема барабанной противоточной сушилки диаметром 1000 – 2200 мм. 98 Рисунок 3. Габаритная схема барабанной прямоточной сушилки диаметром 1000 – 2200 мм. Рисунок 4. Габаритная схема барабанной противоточной сушилки диаметром 1000 – 2200 мм. Таблица штуцеров Обозначение А Б В Г Д Е Назначение Вход влажного продукта Выход готового продукта Вход теплоносителя Выход теплоносителя Выход остатков продукта Вход воды 99 Таблица 1 Техническая характеристика барабанной сушилки Диаметр и Толщина длина стенки барабана, барабана, мм мм D 1000 1200 1600 2000 2200 Основные размеры, мм l L 4000 6000 6000 8000 10000 8000 10000 12000 8000 10000 12000 10000 12000 14000 16000 l1 l3 l2 850 2300 1050 1450 1250 3500 1475 1650 4700 900 1875 2050 5900 2275 1650 4700 1875 2050 5900 1600 2275 2500 7000 2725 1650 4700 1925 2050 5900 2325 2500 7000 2775 2050 5900 1200 2325 2500 7000 2775 2900 8200 3175 3350 9300 3625 5 6 8 10 12 800 l5* l4 1030 H H 1* h 490 967 1120 1155 1430 1830 2230 1900 2300 2750 1960 2360 2810 2375 2825 3225 3675 525 1160 1220 1275 575 1453 1420 1770 600 1783 1620 2010 700 1892 1720 2070 Таблица 2 Вес сушилок в зависимости от типа насадки Диаметр и длина барабана, мм D L 4000 1000 6000 1200 Тип Вес, Диаметр и длина Тип Вес, насадки кг насадки кг барабана, мм 6000 8000 D C 5550 L 5200 LC L D С 10500 L 9220 5430 LC C 6160 L 5570 LC 6030 C 8460 L 7990 LC 8360 C 9350 L 8610 LC 9150 1200 10000 8000 1600 10000 12000 Диаметр и длина барабана, мм Тип насадки Вес, кг L 8000 24580 10000 26630 9860 12000 28930 С 16230 8000 L 15380 LC 16960 С 17720 L 16620 LC 17450 С 19060 L 17720 LC 2000 2200 LC 31720 10000 34120 12000 38490 16000 40910 19000 100 Приложение 5 Таблица 1 Типы выпарных аппаратов. Типы аппарата Исполнения 1 I 2 1 II 2 1 III 2 IV 1 V 2 1 VI 2 Наименования Аппараты выпарные с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и кипением раствора в трубках. Аппараты выпарные с естественной циркуляцией, греющей камерой и солеотделением. Аппараты выпарные с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и кипением раствора в трубках. Аппараты выпарные с естественной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и зоной кипения. Аппараты выпарные с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением. Аппараты выпарные с принудительной циркуляцией, соосной греющей камерой и вынесенной зоной кипения. Аппараты выпарные с принудительной циркуляцией, вынесенной греющей камерой и вынесенной зоной кипения. Аппараты выпарные плёночные с восходящей плёнкой и соосной греющей камерой. Аппараты выпарные плёночные с восходящей плёнкой и вынесенной греющей камерой. Аппараты выпарные со стекающей плёнкой и соосной греющей камерой. Аппараты выпарные со стекающей плёнкой и вынесенной греющей камерой. Шаг и размещение трубок греющих камер должны соответствовать размерам, указанным ниже. 101 Рисунок 1. Типы и исполнения выпарных аппаратов Рисунок 2. Типы и исполнения выпарных аппаратов 102 Рисунок 3. Типы и исполнения выпарных аппаратов Рисунок 4. Типы и исполнения выпарных аппаратов 103 Рисунок 5. Типы и исполнения выпарных аппаратов Рисунок 6. Типы и исполнения выпарных аппаратов 104 Таблица 2 Поверхность теплообмена, м2 Исполнение Типы аппаратов Основные параметры и размеры выпарных аппаратов. Расчетное давление в греющей камере, МПа Основные размеры греющих труб, мм Диаметр 25 1 10-1400 38 I 2 25-2800 1 3 6 II 1,2 25-1250 25 38 25 10 16 38 25 III 1 25-1350 38 25 IV 1,2 25-1250 1 38 3 V 1,2 63-2500 6 10 VI 1,2 63-1600 16 38 57 38 57 Длина 3000 4000 4000 5000 4000 5000 4000 5000 7000 3000 4000 4000 5000 7000 4000 5000 5000 6000 7000 4000 5000 5000 6000 7000 5000 7000 7000 9000 4000 5000 6000 7000 105 Соотношение площадей сечения циркуляционных труб и труб греющей камеры должны быть: а) для аппаратов с кипением раствора в трубках греющей камеры - от 0,3 до 0,6; б) для аппаратов с вынесенной зоной кипения и аппаратов с принудительной циркуляцией – от 0,9 до 1,5. Номинальные поверхности теплообмена FН должны выбираться из ряда: 10, 16, 25, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2900, 3150 м2. Диаметры обечаек греющих камер DН должны выбираться из ряда: 325, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, 3000, 3200 мм. Диаметры сепараторов DС должны выбираться из ряда: 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1800, 2000, 2200, 2400, 2800, 3000, 3200, 3400, 3600, 3800, 4000, 4500, 5000, 6000, 6400, 7000, 8000 мм. Диаметры циркуляционных труб DЦ должны выбираться из ряда: 159, 219, 273, 325, 400, 500, 600,700, 800, 1000, 1200, 1400, 1600 мм. 106 ОГЛАВЛЕНИЕ Глава 1. Расчет теплообменника типа «труба в трубе»………………………...3 1.1.Тепловой расчет………………………………………………………...3 1.2. Расчет изоляции аппарата……………………………………………..11 1.3.Определение размеров патрубков……………………………………..12 1.4. Гидравлический расчет………………………………………………...13 Глава 2. Расчет кожухотрубного конденсатора…………………………………..17 2.1. Тепловой расчет…………………………………………………………17 2.2. Расчет изоляции аппарата………………………………………………23 2.3. Гидравлический расчет…………………………………………………24 Глава 3. Расчет барабанной сушилки……………………………………………..26 3.1. Технологический расчет установки……………………………………26 3.2. Расчет циклона…………………………………………………………..37 3.3. Расчет вентилятора……………………………………………………...40 Глава 4. Расчет вакуум-выпарного аппарата……………………………………..42 4.1. Технологический расчет………………………………………………..42 4.2. Расчёт толщины тепловой изоляции…………………………………..52 4.3. Ориентировочный расчет теплообменного аппарата для подогрева исходного раствора перед подачей в выпарной аппарат……………..53 4.4. Расчёт холодильника упаренного раствора…………………………...56 4.5. Расчёт барометрического конденсатора……………………………….59 Библиографический список………………………………………………………..63 Приложение…………………………………………………………………………64 107 Процессы и аппараты химической технологии Методические указания для выполнения курсовых работ для студентов всех форм обучения специальности 240902 «Пищевая биотехнология» Составитель: Бородулин Дмитрий Михайлович Зав. редакцией И.Н. Журина Редактор Е.В. Макаренко Технический редактор Т.В. Васильева Художественный редактор Л.П. Токарева ЛР№020524 от 02.06.97. Подписано в печать Формат 60 × 841/16 Бумага типографская. Гарнитура Times. Уч. – изд.л. 10. Тираж экз. Заказ №… Оригинал-макет изготовлен в редакционно-издательском отделе Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650056, г. Кемерово, б-р Строителей,47 ПЛД№ 44-09 от 10.10.99. Отпечатано в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская, 52 108