Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 TÍNH TOÁN HỆ SỐ CẤP NHIỆT, HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT VÀ DIỆN TÍCH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT

1 TÍNH TOÁN HỆ SỐ CẤP NHIỆT, HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT VÀ DIỆN TÍCH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án Quá trình và thiết bị



Trần Phước Châu

(



ρ 2 .λ 3 0,25

)

μ



[h]

A=

Đối với nước giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng.



Cơng thức tính nhiệt độ màng tm:

tm = 0,5.(tw1 + tD)

∆t1: hiệu số nhiệt độ giữa hơi ngưng tụ và thành thiết bị ( 0C)

∆t1 = tD – tw1

r: ẩn nhiệt ngưng tụ tính theo hơi bão hòa (J/kg)

H: chiều cao ống truyền nhiệt (m). Chọn chiều cao ống truy ền

nhiệt H = 5 m.

Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể: q = q1 = q2

∑r



Suy ra:

tw2 = tw1 – q1.

4.1.1.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sơi α2

Màng chảy ở chế độ màng:

Nue = 0,01.Re1/3.Pr1/3 =



α 2 .θ e

λl



[8]



Trong đó:

Nu, Re, Pr: các chuẩn số Nusselt, Reynolds và Prandtl.

α2: hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sơi (W/m2.độ).

θe: bề dày màng (m).

λl: hệ số dẫn nhiệt (W/m.độ).

Bảng 4. 1 Các thông số trong tính tốn α2

Thơng số



Tính tốn



t1 + t 2 70 + 70,128

=

= 70, 064

2

2



Nhiệt độ trung bình dung dịch trong

ống



t dd =



Khối lượng riêng dung dịch ở nồng

độ trung bình (15%)

Độ nhớt dung dịch ở nồng độ trung

bình (15%)



ρdd = 1061,04 (kg/m )



Nhiệt dung riêng trung bình của

dung dịch



3



C



[i]



µdd = 0,4539.10-3 (Ns/m2) [j] (tra ở nhiệt

độ dung dịch là 70,0640C )

Cdd = 4190 – (2514 – 7,542.tdd).Xtb

= 4190 – (2514 – 7,542.70,064).0,15

= 3892,2 (J/kg.độ)

1/3



Bề dày màng



0



 μ2 

 (0, 4539.10−3 ) 2 

−5

θe =  2 ÷ = 

 = 2, 65.10 (m)

2

 1061, 04 .9,81 

 ρ .g 

[8]



12



Đồ án Quá trình và thiết bị



Trần Phước Châu

x tb

1 − x tb 0,15 1 − 0,15

1

=

+

=

+

M dd M saccaroz M H2O 342

18



Khối lượng mol dung dịch



⇒ Mdd = 20,98 (g/mol)

3



λl = 3,58 .10-8.Cdd.ρdd.



Hệ số dẫn nhiệt



ρ dd

M dd



[9]



3



= 3,58.10-8. 3892,2. 1061,04.

= 0,547 (W/m.độ)



1061, 04

21



Chọn ống truyền nhiệt :

 dtr = 0,034 m

 δ = 2 mm

 Số ống truyền nhiệt : n = 61 ống (chọn sơ bộ)

Chu vi ướt : Π = 3,14.dtr.n = 3,14.0,034.61 = 6,52 (m)

Khối lượng chất lỏng chảy theo bề mặt thẳng đứng theo một đơn vị chi ều dài

ống trong một đơn vị thời gian :

U=



G

1250

=

= 0, 053

II 3600.6,52



(kg/m.s)

với G : Khối lượng chất lỏng chảy theo bề mặt thẳng đứng trong 1 đ ơn v ị

thời gian (kg/s)

Chuẩn số Prandl được xác định theo công thức :



Pr =



C.μ

λl



= 3,231 [10]



Chuẩn số Renolds xác định theo công thức :



Re =



4U

4.0, 053

=

= 469,8427

μ

0, 4539.10−3



[11]



Chuẩn số Nusselt:

Nue = 0,01.469,8431/3.3,2311/3 = 0,11493

Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sơi α2:

α2 =



Nue.λ l

=

θe



2369,263 (W/m2.độ)



[12]



13



Đồ án Q trình và thiết bị



Trần Phước Châu



Tính lặp xác định các thơng số:









Bước 1: Tự chọn nhiệt độ vách ngoài tw1.

Bước 2: Xác định α1, q1, q2.

Bước 3: Kiểm tra điều kiện

q1 - q 2

q1



.100%



∆q =



Nếu ∆q < 5% thì thỏa.

Sau nhiều lần tính lặp, ta chọn được các thơng số thảo mãn.

Bảng 4. 2 Bộ thông số hệ số cấp nhiệt và nhiệt tải riêng

Thông số



Giá trị



tD (0C)

tdd (0C)

r (J/kg)

H (m)

∆t1 (0C)

tw1 (0C)

tm (0C)

A

α1 (W/m2.độ)

q1 (W/m2)

tw2 (0C)

∆t2 (0C)

μdd (N.s/m2)

Cdd (J/kg.độ)

ρdd (kg/m3)

dtr (m)

n (ống)

Gd (kg/s)

Re

Mdd (kg)

g (m/s2)

λl (W/m.độ)

θe (m)

Pr

α2 (W/m2.độ)

q2 (W/m2)

∆q (%)

qtb(W/m2)



119,6

70,064

2208.103

5

5,4

114,2

116,9

186,605

6437,426

34762,102

84,5

14,43

0,4539.10-3

3892,163

1061,04

0,034

61

0,347

469,84

20,98

9,81

0,547

2,65.10-5

3,231

2369,263

34190,55

1,64

34476,33

14



4.1.2 Tính tốn

hệ số truyền

nhiệt tổng qt



K=



q tb

Δt hi



=



34476,33

49, 472



= 696,9

(W/m2.độ)

4.1.3 Tính tốn

diện tích bề

mặt truyền

nhiệt



Đồ án Q trình và thiết bị

F=



Trần Phước Châu



QD

D.rD 1147, 64.2208000

=

=

= 20, 42

K.Δt hi K.Δt hi

696,9.49, 472



(m2)



Chọn bề mặt truyền nhiệt chuẩn là: F = 25 m2 [k].

4.2 TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT VÀ BUỒNG BỐC

4.2.1 Tính kích thước buồng đốt

4.2.1.1 Số ống truyền nhiệt

n=



F

π.d.l



Trong đó:

F: diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2), F = 25 m2

d: đường kính ống truyền nhiệt (m), d = 0,034 m

(Do α1> α2 nên d là đường kính trong của ống truyền nhiệt )

l: chiều dài ống truyền nhiệt (m), l = 5 m

n=



Vậy:



25

3,14.0, 034.5



= 47 (ống)



Chọn loại ống chùm và bố trí ống theo hình 6 cạnh đều nên s ố ống truy ền

nhiệt chuẩn là: n = 61 ống. [m]

=> Thỏa điều kiện số ống ban đầu đã chọn.

4.2.1.2 Tính kích thước buồng đốt

Đường kính trong của buồng đốt được tính theo cơng thức sau:

Dt = t.(b – 1) + 4.d



(m)



[13]



Trong đó:

d: đường kính ngồi của ống truyền nhiệt (m)

d = 0,034 + 2.0,002 = 0,038 m

t: bước ống (m)

Chọn t = 1.5d =1.5.0,038 = 0,057 m.



[n]



b: Số ống trên đường chéo của hình lục giác đều, b được tính theo

cơng thức sau:

b = 2.a – 1

Mặt khác: n = 3.a.(a – 1) +1 => a = 5 => b = 9

15



[14]



Đồ án Quá trình và thiết bị



Trần Phước Châu



Vậy: Dt = 0,057.(9 – 1) + 4.0,038 = 0,608 (m)

Chọn Dt chuẩn cho buồng đốt là 0,8m.[o]

4.2.2 Tính kích thước buồng bốc

4.2.2.1 Tính chiều cao khơng gian hơi

Cơng thức tính chiều cao khơng gian hơi:

Hh =



4Vb

π Db 2



(m)



Trong đó:

Vb: thể tích buồng bốc (m3)

Db: đường kính buồng bốc (m), Db = 1,2m (chọn sơ bộ)

Cơng thức tính thể tích buồng bốc:



Vb =



W

ρ h .U p



(m3)



[15]



Trong đó:

W: suất lượng hơi thứ (kg/h)

ρh: khối lượng riêng hơi (kg/m3)

Up: cường độ bốc hơi (m3/m3h)

Với



[16]



Up = fp.Ut



Ut: cường độ bốc hơi ở áp suất 1 at (m3/m3.h)

fp: hệ số hiệu chỉnh

Bảng 4. 3 Các thơng số trong tính tốn buồng bốc

W

(kg/h)

1000



ρh

(kg/m3

)

0,1957



fp

1,4



Ut

(m /m3.

h)

1650



Up

(m3/m3.

h)

2310



3



Db (m)



Vh (m3)



Hh (m)



1,2



2,212



1,957



Chọn chiều cao không gian hơi Hh = 2m.

4.2.2.2 Tinh vận tốc hơi, vận tốc lắng và kiểm tra điều kiện

 Vận tốc lắng (ω0) được tính như sau:



ω0 =



4.g.(ρ l -ρ h ).d

3.ξ.ρ h



(m/s)

16



[17]



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 TÍNH TOÁN HỆ SỐ CẤP NHIỆT, HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT VÀ DIỆN TÍCH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×