Курсовая работа: Проект спирального теплообменника

13. Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенкам спирали:

Nu₂ =0,023Re₂ ^0,8 Pr₂ ^0,33 (1+3,54d_э /D_c )=0,023×14504^0,8 ×1,8^0,33 (1+3,54×0,02/1)= 63,8

Откуда:

a₂ =Nu₂ l_пл /d_э =63,8×0,6823/0,02=2176,5 Вт/(м² ×с).

14. Коэффициент теплоотдачи от стенки теплообменника к продукту:

Nu₁ =0,023Re₁ ^0,8 Pr₁ ^0,33 (1+3,54d_э /D_c )=0,023×12717^0,8 ×4,78^0,33 (1+3,54×0,02/1)= 79

Откуда:

a₁ =Nu₁ l/d_э =79×0,557/0,02=2200,15 Вт/(м² ×с).

15. Задавшись толщиной стенки теплообменника d_ст =0,004 м и материалом стенки из стали Х18Н10Т с коэффициентом теплопроводности l_ст =16 Вт/(м×°С), находим значение:

k=1/((1/a₁ )+(1/a₂ )+(d/a_ст ))=1/(0,00045943+0,000454514+0,00025)=859,14 Вт/(м×°С).

16. Находим поверхность теплообмена спирального теплообменника:

F=Q/kДt=(118981,17×1000)/(859,14×74,13×3600)=0,518 м² .

17. Длина листов спирали определяется из соотношения:

L=F/2b=0,5187,4×0,035=7,4 м² .

18. Число витков спирали, необходимое для получения эффективной длины, определяем по уравнению:

N=L/(2pt)+1/16 (d/t-1)² -1/4 (d/t-1)=7,55

где t=d+dст=0,01+0,004=0,014 м;

d=2r+t=2×0,05+0,014=0,114 м. (r принимаем равной 0,05 м).

19. Наружный диаметр спирали теплообменника с учетом толщины листа определяется по формуле:

Dc=d+2Nt+dст=0,314+2×15,1×0,014+0,004=0,74 м.

где N=2n=2×7,55=15,1 – число витков обеих спиралей.

20. Зная наружный диаметр спирали, находим по формуле критическое значение Re:

Reкр=20000 (0,02/, 74)^0,32 =6298,04

21. Определяем потерю напора теплоносителями при прохождении через каналы спирального теплообменника:

- Для продукта потерю напора определяем по формуле:

ДP=0,0113/((Lrw₁ ² )/(Re^{0 , 25} d))=184,8 кг/м² .

- Для греющего пара потерю напора определяем по формуле:

ДP=0,0113/((Lrw₂ ² )/(Re^0,25 d))=35,3 кг/м² .

2.4 Расчет и подбор нагнетательного оборудования