|
h .
Ъ
ctj
34,8
0,16 "r 0,58 "r 16,2
Потери теплоты с 1 м2 поверхности стен к и :"
q = K (ti — h) =
1,05(1300 — 25) = 1340 Вт/ма.
б) Температура
t3
на грани между огнеупорным и строитель
ным кирпичом' может быть найдена и з соотношений
q
= ( f i —
t3) I
у
<7 = a l f a .—
h ) =
( 4 —
h ).
Отсюда
tz
=
ti - 4 ~
= 1 3 0 0 = * 1261 °C;
GCj
g4|0
= 1 2 6 1 - « « ^ 1 = 6 8 4 ^
Aj
X
1
10
Строительный кирпич может применяться до 800 ° С Следо
вательно, температура на внутренней поверхности строитель
ного кирпича
t3
= .6 8 4 °С допустима.
Пример 4 .8 . Определить температуры внутренней / 2 и н ар у ж
ной
ta
поверхностей стенки теплообменника, а так ж е температуру
t4
наруж ной поверхности изоляции* которой покрыт аппарат.
Тем пература жидкости в теплообменнике
tx =
80 °С, тем пература
наруж ного воздуха
t h =
10 °С. Теплообменник сделан из стали;
толщ ина стальной стенки бст = 5 мм, толщ ина изоляции 6И9 ==
= 50 мм. Коэффициент теплоотдачи от жидкости к стенке ап п ар ата
а г
= 232 Вт/(м2 -К ), коэффициент теплоотдачи от поверхности
изоляции к воздуху а 2 = 10,4 Вт/(м2 -К ), коэффициент тепло
проводности изоляции Япз = 0,12 В т/(м -К ).
Р е ш е н и е . Н а рис. 4.12 дан схематический р азр е з стенки,
аппарата, покрытого изоляцией.
Р и с . 4.11 ( к прим еру 4 ,7 ).
Ри с. 4 .1 2 (к п рим еру 4 .8 ) .
К оэффициент теплопередачи:
1
1
К =
I
, 6СТ , б„а ,
1
“
1
. 0,005 , 0,05 ,
1
* г ^от
j
j *
__
____
___
су i ' Яо*
«а
232
46,5 ^ 0,12 ^ 10,4
= 1,86 Вт/(м3*К),
где ^ст = 46,5 Вт/(м-К) (табл. XXVIII).
У дельный тепловой поток:
q = К (h
—
h)
= 1,86 (80 — 10) = 130 Вт/ма.
Тем пературы
t2f ts
и
tt
определяются из соотношения:
Я = <Ч(к — к)
=
С^а —
к)
= аа (/3 — /Б).
Ост
Т ем пература внутренней поверхности стенки аппарата:
4 -С
Т ем пература наруж ной поверхности стенки аппарата:
ts = t2 ~ q ^ ^
7 9 , 4 - - 30; 0,005 ~ 79,4°С.
Л е т
4 0 ,0
Т ем пература наруж ной поверхности изоляции:
.
' ‘ =
i +
(* “ w
+
10= 22' 4 °a
К а к видим, при наличии изоляции термическим сопротивлением
стальной стенки можно пренебречь
(t.2 & ts).
Пример 4 .9 . Определить среднюю температуру стенки в паро
вом подогревателе, в котором водяным паром (раб0 = 0,4 МПа)
подогревается: а) воз&ух при атмосферном давлении; б) вода.
С редняя тем пература как воздуха, так и воды 30 °С. Толщина
стенки стальны х труб 60т = 4 мм. Коэффициенты теплоотдачи
д л я п ара, воздуха и воды в зять приближенно по средним данным
таб л . 4.7 (турбулентное течение в трубах). Учесть наличие рж ав
чины на обеих сторонах стенки. Тепловая проводимость одного
сл оя рж авчины : 1 /грж = 2320 Вт/(м2-К ). Обозначение темпера
ту р — см. на рис. 4.13.
Р е ш е н и е .
Температуры по
верхностей стенки 4 и
ts
найдем из
соотношения:
q — <%t ( h
—
12)
*
a 2(ts
— /
4
).
Температура конденсации водя
ного пара при
р й5о
= 4 кгс/см* рав
няется 143 °С (табл. L V II).
а) Паром нагревается воздух.
Коэффициент теплопередачи:
1
Воздух
или
вода
t4=30°G
К
«1 + ri
рж
+
'■1
1
1
0,004
1
1
= 44,3 Вт/(м2 • К ).
13 300 ' 2320
46,5
2320 ' 46,4
Здесь коэффициент теплоотдачи д л я конденсирую щ егося пара
a t =
13 300 Вт/(м2*К), для воздуха’ а 2 =
46,4
Вт/(м2 -К ), коэф
фициент
теплопроводности
стали
(табл.
X X V III) ‘ Яст =
=•46,5
В т/(м -К ).
Удельный тепловой поток:
q = K —
= 44,3 (143—30) =5010
Вт/м2.
Температура
t2:
h =
—
и з .
CCi
5010
13300
142,6 °G.
Температура
t3:
t
t .и q
w-t- 5010
Средняя тем пература стенки:
*Cp = (f3 - H 3) / 2 = 1 4 0 ° C (
б) Паром нагревается вода.
Коэффициент теплопередачи:
138 ° а
К
I
- ^ + г <’* + ! ^ + Г р ж + ’%
1
1
1
0,004
1
I
= 761 Вт/(ма -К)«
13300 ' 2320 ‘
46,5
1 2320 1 3420
Здесь коэффициент теплоотдачи для воды а а = 3420 Вт/(ма *К).
У дельн ая тепловая н агрузка:
g = K { h —
*4) = 7 6 1 <143— 3G) = 86000 Вт/ма.
Темпер
Т ем пература *а:
С редняя тем пература стенки:
top
= (<а +
h )/2 =
(136,5 - f 55,2)/2 ** 96 °С,
Пример 4 .1 0 . В 'противоточны й трубчатый конденсатор посту
пает 200 кг/ч аммиака под давлением
р
&бо = 1*19 М Па при тем
п ературе 95 °С. К онденсатор охлаж дается водой, поступающей
при тем пературе 15 °С. Ж идкий аммиак выходит из аппарата при
тем пературе конденсации.
К а к о е количество воды надо подавать в конденсатор, если на
и м еньш ая разность тем ператур аммиака и воды в конденсаторе
д опускается в .5 К ; какую температуру будет иметь вода н а вы
ходе и з конденсатора?
Р е ш е н и е . По
Т
— 5 диаграмме для аммиака (рис. X X V I)
или по табл. X L V III находим, что тем пература конденсации
ам м иака под давлением
р йб0
1,19 М Па равняется 30 °С. Сле
довательно, входящ ий в конденсатор с температурой 95 °С аммиак
находится в состоянии перегретого пара. Д л я охлаж дения его при
постоянном давлении /?айс = 1,19 МПа от 95 °С до начала -кон
денсации, т. е. до 30 °С, необходимо отнять теплоты:
где
(1647-Ю 3
—
1 467-103)
Д ж /к г — разность удельных-энтальпий паров амми
ака при давлении
рябо —
1
>19
МПа и температурах
95
и
30
°С — см. диаграмму
T— S
(рис. XXVI).
Для* того чтобы затем сконденсировать пар аммиака в жид
кость, необходимо отнять теплоты:
где 323-103 Д ж/кг — удельная энтальпия жидкого амынака при р аяс =
= 1,19 МПа и
t =
3 0 °С.
Т аки м образом, водой долж но быть отнято теплоты:
И зменение температуры ам миака в конденсаторе в зависи
мости от количества отданной им теплоты изображ ено на рис. 4.14.
Q3 = 200 (1467* 10» — 323-108)/3600 = 63 600 Вт,
Q = Qi + Q3 = 10 000 + 63600 = 73 600 Вт.
i
,°с
wo
m
60
'Ю
Ч
20
.35й i
1
iS°C Аммиак
2QV
1
I
1
I
' т~
В о д сГ ^ "
.
1
••
t r l
|
Q,
&
G
Исходя из условия, что р аз
ность температур ам миака и
воды в любом сечении конденса
тора не долж на быть меньше
5 ° С — 5 К ,принимаем темпера
т у р у воды в том сечении кон
денсатора, где начинается кон
денсация аммиака и имеется
наименьшая разность темпера
ту р , равной
30 — 5 *
25
°С,
У дельная
теплоемкость воды
при 0— 100 °С равна 4 ,1 9 -103 Д ж /(к г -К ). Тогда необходимый
расход в о д а может быть найден из уравн ен ия теплового балан са
участка конденсации:
6 3 6 0 0 = GB-4,I9*103 (2 5 — 15), .
откуда (?в = 1,515 кг/с.
Температуру воды на выходе и з конденсатора
t 2
определим и з
уравнения теплового балан са конденсатора:
7 3 6 0 0 = 1,515-4,19-103 (*й — 15),
откуда
73600
to,
— '
1 ,5 1 5 .4 .19-103
+ 2 8 8 = 2 9 9 ,6 К = 26,6°С .
Пример 4.11. Теплота крекинг-остатка используется д л я по
догрева нефти. Определить среднюю разность тем ператур в тепло
обменнике между обогревающим крекинг-остатком и нагреваемой
нефтью, если крекинг-остаток имеет тем пературы /нач = 300 °С,
4он = 200 °С, а нефть /йач — 25 °С,
iKOa
= 1 7 5 °С.
Р е ш е н и е . Рассмотрим два случая 1см. ф ормулу (4.78) I.
1 случай.
Прямоток — обе жидкости д ви ж утся в одном н ап ра
влении:
300
— *■
200
25 —>■ 175
Do'stlaringiz bilan baham: |
