Розрахунки Тепловий розрахунок теплообмінника

Знаходимо більшу різницю температур між теплоносіями:

Знаходимо меншу різницю температур між теплоносіями:

= 28 – 20 =

Оскільки 0.5 < 2, то середня різниця температур між яблучним соком і охолодною водою за протитечійним рухом:

Густина води

Динамічна в’язкість

Теплоємність води

Коефіцієнт теплопровідності

Критерій Прандтля

Знаходимо середню температуру води

= 43.5

Густина яблучного соку

Динамічна в’язкість

Теплоємність соку

Коефіцієнт теплопровідності

Знаходимо середню температуру яблучного соку:

Теплове навантаження теплообмінника знаходимо з рівнянь теплового балансу:

Q=Q₁=Q₂

де Q₁ – кількість теплоти, віддану гарячим теплоносієм, Дж/с; Q ₂ – кількість теплоти, передана холодному теплоносію.

Теплове навантаження з урахуванням теплових витрат, Дж/с або Вт

Q₂ = x*G_с*C_с*(t_p2-t_p1)

де х – коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в навколишнє середовище; (х=1,02..1,05); G_p – витрати рідини, кг/с; С_р – теплоємність рідини, Дж/(кг*К)

Q₂ = 1.05*5*3665*(67-20)= 861280 Вт

Приймаємо стандартну швидкість соку у межах від 0,5 до 1,5 м/с Щоб знайти оптимальну швидкість при якій техніко-економічні показники будуть оптимальні, робимо розрахунок при швидкостях яблучного соку 0,5 м/с; 1,0м/с; 1,5 м/с.

За продуктивністю апарата і швидкістю руху яблучного соку можна знайти кількість паралельних каналів в одному пакеті за умови неприливного потоку:

Для зручності компонування секції швидкість води беремо такою самою, як і швидкість яблучного соку.

Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі:

,

Критерій Рейнольдса для секції водяного охолодження:

Для потоку яблучного соку

Для потоку води

Критерії Прандтля для секції водяного нагрівання:

Для потоку яблучного соку

Для потоку води

Коефіцієнти тепловіддачі в секції водяного охолодження:

з боку яблучного соку

З боку води

Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі:

Для секції водного охолодження.

Коефіцієнт використання φ = 0,8

Розраховуємо площу поверхні теплопередачі:

Для секції водного охолодження

Конструктивний розрахунок теплообмінника

За заданими об’ємними витратами теплоносіїв і швидкістю їхнього руху визначають площу поперечного перерізу пакета: , V=

де V– обємна витрата теплоносія,

для яблучного соку:

Розраховують кількість паралельних каналів у пакеті для кожного теплоносія

де , а також заокруглюємо одержане числа до цілого в більшу сторону.

Визначають кількість пластин в одному пакеті для кожного теплоносія

Обчислюють поверхню теплообміну одного пакета

,

де

Визначають кількість пакетів у теплообміннику

Де F– площа поверхні теплообміну апарату, визначена при тепловому розрахунку, зразу заокруглюємо відповіді до цілого числа

Коригуємо площу поверхні теплопередачі всього апарата

Розраховуємо загальну кількість пластин

Діаметр патрубків для яблучного соку

Діаметр патрубків води