Разработать конструкцию пластинчатого теплообменника для обработки раствора сахарозы СВ =20 %производительность 9000кг

Пластинчатый теплообменник состоит из рамы и определенного числа пластин, имеющих теплопередающие поверхности. Посредством добавления некоторого количества пластин теплообменник этого типа легко нарастить для увеличения его производительности. Более того, он может легко разбираться для чистки.2. Тепловой расчетИсходные данные к расчету  теплообменника2.1 Определение температурных условий нагреванияБольший температурный напор (1)Меньший температурный напор (2)Рис. 2.1. Схема температурных напоровОпределяем среднюю разность температур теплоносителей (3)Определяем среднюю температуру нагреваемого раствора(4)(5)2.2 Определение физических параметров нагреваемого раствораТаблица 1- Теплофизические свойства при атмосферном давлении.[7, табл.5]t, ºСρ,кг/м3cp, Дж/(кг·К)λ ,Вт/(м·К) · 10-3,Па*сPr60106337750,58090,76055,2622,5108036250,54050,68054,872.3 Определение тепловой нагрузкиТепловую нагрузку определяем следующим образом:(6)где х – коэффициент, учитывающий тепловые потери (1,02…1,05),с– средняя удельная теплоемкость раствора при tcp.М - количество подогреваемого раствора, кг/сПереведем количество из кг/ч в кг/сМ = 9000/3600 = 2,5 кг/с2.4 Расчет коэффициента теплопередачи и общего термического сопротивленияОпределим число Рейнольдса(7)где υ – скорость течения теплоносителя, м/с, берем из заданияd – эквивалентный диаметр, м, Принимаем 0,00788м, по приложению Г дляплощадь одной пластины, S = 0,18 м2 (из задания)ρ – плотность, кг/м3, берем из табл.1μ – коэффициент динамической вязкости, Па·с,берем из табл.1Rе1 = =22028Rе2 = =12506Определим критерий NuВ нашем случае Re > 10000, следовательно формула будет иметь вид(8)где - коэффициент учитывает влияние на коэффициент теплоотдачиотношения длины трубы l к ее диаметру d, принимаем =1Pr - критерий Прандтля, из таблицы 1Определение коэффициентов теплоотдачи и :пластинчатый тепл, //ик х (9)где - коэффициент теплопроводности, табл.1Определение коэффициента теплопередачи , (10)где - суммарное термическое сопротивление стенки и загрязнений;(11) - толщина стенки, принимаем 0,012м - теплопроводность стенки, принимаем 16Вт/(м·К)r1 и r2 – термическое сопротивление загрязнений поверхности нагревааппарата со стороны горячего и холодного теплоносителей, м2* К/ Вт Принимается по таблице 2 МУм2* К/ ВтК= Вт/(м*К)2.5 Определение площади поверхности теплопередачиПлощадь поверхности теплообмена может быть найдена из уравнения теплопередачи:(12)где — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К); — площадь поверхности теплообмена, м2.3. Конструктивный расчетПлощади поперечных сечений пакетов составят:а) со стороны раствора: м2(13)б) со стороны воды: м2(14)Число каналов в одном пакете:а) для раствора:м2(15)принимаем m1 = 7.б) для воды:2(16)принимаем m2 = 13Число пластин в одном пакете:а) для раствораn1 = 2m1 = 2·7 = 14(17)б) для воды n2 = 2m2 = 2·13 = 26.(18)Определяем поверхность теплообмена одного пакета при полученном числе пластин:а) для раствораFn1=F1*n1= 0,5*14=7м2(19)б) для водыFn2=F2*n2= 0,5*26=13м2(20)Число пакетов в теплообменном аппарате:а) по стороне раствора:(21)принимаем Х1 = 2б) по стороне воды:(22)принимаем Х2 = 1.Число пластин в аппарате определяем с учетом наличия концевых пластин:=21(23)Схема компоновки пластин в аппарате может быть принята такой:(24)Диаметр патрубков(25)Принимаем D = 50мм.4. Гидравлический расчетМощность на валу насоса рассчитывают по формуле(25)где - массовый расход рабочей среды, кг/с; - гидравлическое сопротивление аппарата, Па;- плотность рабочей среды, кг/м3; - КПД насоса.Гидравлическое сопротивление определяется следующим образом(26)где - потери давления на преодоление сопротивления трения втракте аппарата, Па(27)где - коэффициент трения единицы относительной длины участкаканала;υ – скорость рабочей среды в канале, м/с;l – длина канала, м;dэ– эквивалентный диаметр канала, м.(28)где ε=K/d – относительная шероховатость;К– абсолютная средняя шероховатость поверхности трубы, мм - потери давления на преодоление местных сопротивлений, Па(29)где ξ – коэффициент местных сопротивлений (таблица 9).Принимаем насос 1 – Х45/21 и насос 2 – Х8/18.ЗаключениеПриведенная методика конструктивного расчета теплообменника дает представление о предпосылках и очередности определения главных геометрических размеров теплообменника, соответственных начальным данным на проектирование.Рассмотренный способ поверочного расчета теплообменника дает возможность установить температуры греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из теплообменника, если известны их расходы и начальные температуры, а также главные геометрические размеры теплообменника.Список используемой литературы1. Стабников В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств /В.Н.Стабников, В.М. Лысянкий, В.Д. Попов. – М.: Агропромиздат, 1985 –236с.2. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии / Г.Д.Кавецкий, Б.В. Васильев. – М.: Колос, 1997 – 264 с.3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии/А.Г. Касаткин. – М.: Химия, 1971 – 120 с.4. Расчеты и задачи по процессам и аппаратам пищевых производств/ под ред. проф. С.М. Гребенюка и доц. И.М. Михеевой. – М.:Агропромиздат, 1987 – 215 с.5. Коваленко Л.М. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи/Л.М. Коваленко, А.Ф. Глушков. – М.: Энергоатомиздат, 1986 –240с.6. Лунин О.Г. Теплообменные аппараты пищевых производств /О.Г.Лунин, В.Н. Вельтищев – М.: Агропромиздат, 1987 – 239 с.7. Баранцев В.И. Сборник задач по процессам и аппаратам пищевыхпроизводств/ В.И. Баранцев – М.: Агропромиздат, 1985. – 285 с.