Курсовая работа: Проект спирального теплообменника

а) большая разность температур:

Дt_б = t_п – t₁ =120–15=105⁰ С;

б) меньшая разность

Дt_м =t_п – t₂ =120–70=50⁰ С.

Так как Дt_б /Дt_м =2,1>2, то Дt_ср =(Дt_б – Дt_м )/ln (Дt_б / Дt_м )

Дt_ср =(105 – 50)/ln (105/ 50)=74,13 ⁰ С.

3. Эквивалентный диаметр спирального теплообменника определяем по формуле d_э »4bd/2b=2d (сторона d не участвует в теплообмене). Приняв ширину канала равную 0,01 м, получаем значение эквивалентного диаметра: d_э =2×0,01=0,02 м.

4. Задавшись скоростью движения раствора w₁ =0,5 м/с, находим площадь сечения канала теплообменника:

f=G₁ /r₁ 3600w₁ =637/1062×3600×0,5=0,00033 м² . Откуда эффективная высота теплообменника (эффективная ширина ленты) b_е =0,00033/0,01=0,033 м. Принимаем ширину ленты 0,025 м, тогда площадь поперечного сечения канала f=0,00035 м² .

Действительная скорость движения сока по каналу теплообменника:

w₁ =G₁ /r3600f=637,2/1062×3600×0,00035=0,47 м/с.

5. Определяем динамический коэффициент вязкости (пленки конденсата) и численные значения ее теплопроводности, коэффициент теплопроводности и плотности как функции от t_пл =97,76°С:

µ_пл = 291,13 ∙10^-6 Па∙с;

с_пл =4220,41 Дж/кг∙К;

л_пл =68,23 ∙10^-2 Вт/м∙К;

с_пл =959,67 кг/м³ .

6. Расход греющего пара:

G₂ =Q/c_пл (t_п – t₁ )=118981,17/4220,41 (120–15)=268,49 кг/ч.

7. Скорость греющего пара в канале теплообменника:

w₂ =268,49/959,67×3600×0,00035=0,22 м/с.

8. Вычисляем значение критерия Рейнольдса для продукта:

Re₁ =w₁ d_э r/m=0,47×0,02×1062/0,000785=12717

9. Вычисляем значение критерия Рейнольдса для греющего пара:

Re₂ =w₂ d_э r/m=0,22×0,02×959,67/0,00029113=14504

10. Принимаем диаметр спирали теплообменника D_c =1 м, находим критическое значение Re:

Re_кр =20000 (d_э /D_c )^{0, 32} =20000 (0,02/1)^0,32 =5720

11. Вычисляем число Прандтля для продукта:

Pr₁ =cm/l=(3395,44×0,000785)/0,557=4,78

12. Вычисляем число Прандтля для пристенного слоя воды: