38. Методика инженерного расчета теплопередающей поверхности аппарата.

1. Составление ур-я теплового баланса в зависимости от случая теплообмена:

1.а. Насыщенный водяной пар – жидкость.

D – расход греющего пара (кг/с); r_г.п. – удельная теплота конденсата (горячего пара) (кДж/кг); х_сух – степень сухости, (1,03 – 1,05) потери, G - расход нагреваемого продукта (кг/с); с – удельная теплоемкость (кДж/кгК).

Если теплообменник работает как подогреватель.

Если как конденсатор, то: ; w – расход вторичного пара (кг/с).

1.б. Теплообменник между горячей и холодной жидкостью (подогреватель, регенератор)

2. (37) Определение средней разности температур в зав-ти от вида теплообмена и взаимных направл движения сред.

3. Определение ориентировочной пов-ти теплообменника

, k_о.р – ориентировочный коэфф теплопередачи (Вт/м²К) (табл 4,8 павлов с 172)

4. Предварительный выбор теплообменника по Дытнерскому.

5. Уточненный расчет коэфф теплопередачи

α₁ – коэфф теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке; α₂ – от стенки к холодному; – толщина стенки; λ_i – теплопроводность материала стенки (Вт/м град); – суммарное сопротивление загрязнений.

6. Уточненный расчет пов-ти теплообменника. . Необходимо сравнить с F_о.р (F≤F_о.р).

39. Теплообменные аппараты емкостного типа. Устройство, способы интенсификации теплообмена, расчет площади поверхности аппарата.

К емкостным относятся аппараты с мешалками. Предназначены для нагрева пищевых продуктов, проводить охлаждение (раст.масло, сгущ.молоко), выпаривание (осуществляется концентрирование кондитерских масс, плавление сахара), уваривание пюре (варенье, соусы, кетчупы). Мешалкой создают вихри к оси способствуя уравниванию концентрационных полей и t. Если процесс перемешивания осуществляется в маловязкой среде могут устанавливаться лопастные, турбинные, пропеллерные и т.д Пропеллерные мешалки применяются для перемешивания подвижных и умеренно вязких (до 6 Па·с) жидкостей. По сравнению с лопастными эти мешалки эффективнее, но потребляют больше энергия.

Nu – критерий Нуссельта . В качестве определяемого геометрического размера входит d. α – интенсивность процесса теплоотдачи. λ – коэфф. теплопроводности продукта.

Определение критериев

.1) , где n – частота вращения мешалки, ρ,µ - плотность и вязкость среды Re_м – Рейнольдс модифицированный, - диаметр мешалки.

2) Кри-й Прандтля , с, µ,λ – физические свойства продукта.

3) – вязкость продукта, определяющая при ср-ей t жидкости и стенки.

q – при нагреве примерно 0,25; при выпаривании 0,14.

Учет конструктивных особенностей мешалки учитывается показателями m, n, A. Они для каждого конкретного перемешивающего органа см в таблице. Установка в емкостном аппарате мешалки позволяет интенсифицировать процесс в 2 раза в тихоходных мешалках, в быстроходный на 30 %.

40. Теплообменный аппарат типа «труба в трубе». Устройство, методика инженерного расчета числа секции аппарата.

Данные теплообменники относятся к двухтрубчатым теплообменникам состоят из нескольких последовательно соединенных трубчатых элементов, образованных двумя концентрически расположенными трубами. Один теплоноситель движется по внутренним трубам, а другой – по кольцевому зазору между внутренними и наружными трубами. Внутренние трубы соединяются калачами, а наружные трубы – патрубками. Благодаря небольшим поперечным сечениям трубного и межтрубного пространствав двухтрубчатых теплообменниках даже при небольших расходах достигаются довольно высокие скорости жидкости (1-1,5 м/сек). Это позволяет получать более высокие коэффициенты теплопередачи и достигать более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата, чем в кожухотрубных теплообменниках. Кроме того, с увеличением скоростей теплоносителей уменьшается возможность отложения загрязнений на пов-ти теплообмена. Двухтрубчатые теплообменники могут эффективно работать при небольших расходах теплоносителей, а также при высоких давлениях. Если требуется большая поверхность теплообмена, то эти аппараты выполняют из нескольких параллельных секций. Данный тип апп-та характеризуется малогидравлическим сопротивлением, относительно высокой интенсивностью протекания процесса, простотой устройства. Однако у него ряд недостатков: 1)Трудность очистки межтрубного пространства 2)Высокая материалоемкость, что проявляется в том, что каждая теплообменная труба имеет свою рубашку.