Контрольная работа № 1 теплообмен* Задача № 1

1.1 Жидкость нагревается в горизонтальном кожухотрубном одноходовом теплообменнике от температуры t_2н,С до t_2к,С. Расход жидкости - G, кг/ч. Греющий теплоноситель – водяной насыщенный пар давлением Р, бар. Количество труб в пучке – n, шт.; их размеры: наружный d_н, мм, и внутренний d_вн, мм, диаметры; материал – нержавеющая сталь. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке - ₁, Вт/(м²К). Со стороны жидкости на стенках трубок имеется слой загрязнений толщиной _заг, мм. Потери теплоты в окружающую среду составляют 3% от теплоты, полученной жидкостью.

Определить расход греющего пара и поверхность теплообмена. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер вариантов	Жидкость	G, кг/ч	t2н, С	t2к, С	dн/ dвн, мм	n, шт.	р, бар	1, Вт/ (м2К)	заг, мм
1.1.1	Спирт этиловый,100%	50000	25	75	38/32	37	2,4	9000	0,5
1.1.2	Уксусная кислота, 50%	70000	27	93	57/51	19	2,7	8000	0,75
1.1.3	Спирт метиловый, 40%	160000	22	68	50/45	61	2,0	7000	1,0
1.1.4	Раствор сахара, 20%	100000	24	88	32/28	91	2,8	8500	0,6
1.1.5	Раствор NaCl, 20%	80000	23	97	25/20	127	3,0	9500	0,8

1.2 Жидкость прокачивается по трубам горизонтального кожухотрубчатого теплообменника и нагревается от температуры t_2н,С до температуры t_2к,С. Расход жидкости - G, кг/ч. Греющий теплоноситель – водяной насыщенный пар давлением Р, бар. Размеры труб: наружный d_н, мм, и внутренний d_вн, мм, диаметры. Материал – медь. Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к жидкости - ₂, Вт/(м²К). Со стороны жидкости имеется слой загрязнений толщиной _заг, мм. Потери теплоты в окружающую среду составляют 4% от теплоты, полученной жидкостью.

Определить расход греющего пара и поверхность теплообмена. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер вариантов	Жидкость	G, кг/ч	t2н, С	t2к, С	р, бар	dн/ dвн , мм	, Вт/ (м2К)	заг, мм
1.2.1	Спирт этиловый, 20%	40000	21	75	2,1	38/32	1100	0,5
1.2.2	Спирт этиловый, 60%	55000	25	78	2,4	32/27	900	0,4
1.2.3	Раствор NaCl, 20%	65000	22	93	3,1	57/50	2500	0,6
1.2.4	Раствор сахара, 20%	50000	26	88	2,0	38/32	2800	0,7
1.2.5	Раствор КCl, 20%	60000	30	90	2,7	32/27	3200	0,8

1.3 В многоходовом горизонтальном кожухотрубчатом теплообменнике нагревается жидкость от температуры t_2н,С до температуры t_2к,С. Расход жидкости - G, кг/ч. Греющий теплоноситель – водяной насыщенный пар давлением Р, бар. Размеры труб: наружный d_н, мм, и внутренний d_вн, мм, диаметры. Общее число труб – n, шт. Материал – черная сталь. Скорость движения жидкости – w, м/с. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке - ₁, Вт/(м²К). На стенках труб со стороны жидкости отложился слой загрязнений толщиной _заг, мм. Потери теплоты в окружающую среду составляют 2% от теплоты, отданной паром.

Определить расход греющего пара, поверхность теплообмена, число ходов, диаметр теплообменника и длину труб. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер вариантов	Жидкость	G, кг/ч	t2н, С	t2к, С	р, бар	dн dвн, мм	n, шт.	w, м/с	1, Вт/ (м2К)	заг, мм
1.3.1	Раствор NaCl, 10%	30000	20	93	3,0	25/20	217	0,5	10000	0,4
1.3.2	Раствор NaCl, 20%	50000	32	96	2,8	32/27	127	0,6	9000	0,5
1.3.3	Раствор сахара, 20%	40000	24	90	2,5	38/32	127	0,7	8000	0,6
1.3.4	Раствор KCl, 10%	20000	26	92	2,9	45/40	37	0,8	7000	0,7
1.3.5	Раствор KCl, 20%	60000	28	94	3,1	57/50	61	1,0	6000	0,8

1.4 В теплообменнике типа «труба в трубе» в кольцевом пространстве нагревается жидкость от температуры t_2н,С до температуры t_2к,С. Расход жидкости – G₂, кг/ч. Горячая вода прокачивается по внутренней трубе и охлаждается от температуры t_1н,С до температуры t_1к,С. Размеры труб: наружный d_н, мм, и внутренний d_вн, мм, диаметры внутренней трубы и наружный D_н, мм, и внутренний D_вн, мм, диаметры наружной трубы. Материал– черная сталь. На стенке внутренней трубы с обеих сторон отложился слой загрязнений общей толщиной _заг, мм. Потери теплоты в окружающую среду составляют 2% от теплоты, полученной жидкостью.

Определить расход горячей воды, количество элементов, если длина одного элемента равна l, м. Нарисовать эскиз аппарата.

Номер вариантов	Жидкость	G, кг/ч	t2н, С	t2к, С	t1н, С	t1к, С	dн/ dвн, мм	Dн / Dвн, мм	заг, мм	l, м
1.4.1	Раствор сахара, 20%	12000	20	80	95	30	76/70	108/100	0,4	5
1.4.2	Раствор NaCl, 10%	5000	22	84	98	32	57/50	76/70	0,5	5,5
1.4.3	Раствор NaCl, 20%	10000	26	90	98	38	57/50	89/80	0,6	6,0
1.4.4	Раствор КCl, 10%	2000	30	85	95	45	38/32	57/50	0,7	4,0
1.4.5	Раствор КCl, 20%	6000	24	87	97	40	89/80	108/100	0,8	4,5

1.5 В теплообменнике типа «труба в трубе» в кольцевом пространстве охлаждается жидкость от температуры t_1н,С до температуры t_1к,С. Расход жидкости – G₁, кг/ч. Охлаждающая вода прокачивается по внутренней трубе и нагревается от температуры t_2н,С до температуры t_2к,С. Теплообменник состоит из n элементов. Размеры труб: наружный d_н и внутренний d_вн диаметры, мм, внутренней трубы и наружный D_н и внутренний D_вн диаметры, мм, внешней трубы. Материал труб – нержавеющая сталь. На стенке внутренней трубы со стороны обеих жидкостей отложился слой загрязнений общей толщиной _заг, мм.

Определить расход охлаждающей воды, поверхность теплообмена и длину каждого элемента. Нарисовать эскиз аппарата.

Примечание: коэффициент теплопроводности накипи принять равным 2,5 Вт/(мК) (см. таблицу 7).

Номер вариантов	Жидкость	G, кг/ч	t1н, С	t1к, С	t2н, С	t2к, С	n, шт	dн/ dвн, мм	Dн / Dвн, мм	заг, мм
1.5.1	Сок яблочный,20% СВ	5000	80	20	10	60	24	57/50	76/70	0,5
1.5.2	Спирт этиловый,100%	2000	76	25	15	55	12	38/32	57/50	0,7
1.5.3	Уксусная кислота,50%	5700	95	27	18	77	25	89/80	108/100	0,6
1.5.4	Сок винградный,20% СВ	10000	76	20	9	66	70	57/50	89/80	0,8
1.5.5	Раствор NaCl, 20%	13000	98	30	16	78	80	76/70	108/100	1,0