Курсовой проект: Проектирование варочного цеха сульфитного производства
Подождите немного. Документ загружается.
c
2
–удельная теплоемкость варочного раствора при его средней
температуре, 3,9
.
10
3
кДж/(кг
.0
С);
λ
2
–теплопроводность варочного раствора при его средней температуре,
0,686 Вт/(м
2.0
С);
α
2
–температуропроводность, м
2
/с,
α
2
=λ
2
/с
2
ρ
2;
Pr
ст
–критерий Прандтля для варочного раствора при имеющейся
температуре стенки.
У капельных жидкостей с возрастанием температуры критерий Pr
уменьшается. Следовательно, для капельных жидкостей при нагревании
отношение Pr/Pr
ст
>1,0, а при охлаждении Pr/Pr
ст
<1,0. На этом основании при
проектировании теплообменников в расчете коэффициентов теплоотдачи для
нагреваемых сред можно принимать (Pr/Pr
ст
)
0,25
=1,0, допуская небольшую
погрешность в сторону уменьшения коэффициента теплоотдачи.
Определяем критерий Прандтля и Нуссельта для варочного раствора:
Pr=(0,32
.
10
-6.
965,2
.
3,9
.
10
3
)/0,686=1,756;
Nu=0,021
.
101250
0,8
1,756
0,43.
1=270,2.
Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к варочному раствору
α
2
=Nu
.
λ
2
/d
ст
составит α
2
=270
.
0,686/0,027=6865 Вт/(м
2.0
С).
В процессе работы подогревателя стенки труб (особенно со стороны
варочного раствор) достаточно быстро покрываются слоем накипи. Поэтому в
целях обеспечения некоторого запаса поверхности теплообмена, для расчета на
толщину слоя накипи со стороны варочного раствора, принимают δ
3
– 0,001 м.
Теплопроводность накипи (λ
3
) принимаем 2 Вт/(м
2.0
С).
Коэффициент теплоотдачи
k ,
где δ
ст
–толщина стенки труб, м;
33
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
КП 640089 ТД
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
КП 640089 ТД
λ
ст
–коэффициент теплопроводности материала стенки трубы
подогревателя, Вт/(м
2.0
С);
λ
3
–коэффициент теплопроводности слоя загрязнения, Вт/(м
2.0
С).
k=1/(1/3681,99+0,0025/17,5+0,001/2+1/6865)=943,29 Вт/(м
2.0
С).
Определяем температуру поверхности стенки трубок со стороны
конденсирующегося пара Т
ст
=Т
п
-(k
.
ΔТ)/α
1р
,
Т
ст1
=165-(110-74)/ln[(165-74)/(165-110)]
.
943,29/3681,99=165-
(71,5
.
0,256)=146,68
0
С.
Проверяем принятую разность температур пар – стенка:
ΔТ
/
1
= Т
п
-Т
ст1
=165-146,7=18,3
0
С.
Следовательно, она незначительно отличается от ранее принятой.
Удельная тепловая производительность подогревателя
kF=(Gc)/τ
1
ln[(T
n
-T
н
)/(Т
п
-Т
к
)],
где τ
1
–время подъема температуры (заварки), 2 часа.
Отсюда
kF=(360794,07
.
2,83)/2
.
ln[(165-74)/(165-110)]=257062,1 кДж/(ч
0
С) или
257062,1/3,6=71406,14 Вт/
0
С.
Площадь теплообмена подогревателя, необходимая для обеспечения подъема
температуры от 74 до 110
0
С в течении двух часов (заварки),
F=kF/k=71406,14/943,29=75,7 м
2
.
Тепловой расчет подогревателя для периода варки
Коэффициент теплопередачи со стороны конденсирующегося пара
,
.
34
Расчетный коэффициент теплоотдачи со стороны пара
α
1р
= α
1
.
φ
1
.
φ
2
, тогда α
1р
=6081,05
.
0,8
.
0,9=4378,36 Вт/(м
2.0
С).
Средняя температура варочного раствора составит
Т
ср
=Т
п
-ΔТ=Т
п
-(Т
к
-Т
н
)/ln[(Т
п
-Т
н
)/(Т
н
-Т
к
)],
Т
ср
= 165,5-(140-110)/ln[(165-110)/(165-140)]=119,84
0
С.
Определяем температуру поверхности стенки трубок со стороны
конденсирующегося пара Т
ст
=Т
п
-(k
.
ΔТ)/α
1р
,
Т
ст1
=165-(140-110)/ln[(165-110)/(165-140)]
.
943,29/3681,99=155,25
0
С.
Проверяем принятую разность температур пар – стенка:
ΔТ
/
1
= Т
п
-Т
ст1
=165-155,25=9,75
0
С.
Следовательно, она незначительно отличается от ранее принятой.
Удельная тепловая производительность подогревателя
kF=(Gc)/τ
1
ln[(T
n
-T
н
)/(Т
п
-Т
к
)],
где τ
1
–время подъема температуры (заварки), 2 часа.
Отсюда
kF=(360794,07
.
2,83)/2,5
.
ln[(165-110)/(165-140)]=322020,88 кДж/(ч
0
С) или
322020,88/3,6=89357,28 Вт/
0
С.
Площадь теплообмена подогревателя, необходимая для обеспечения подъема
температуры от 74 до 110
0
С в течении двух часов (заварки),
F=kF/k=89357,28/943,29=94,83 м
2
.
По нашим расчетам принимаем теплообменник с площадью теплообмена 100
м
2
, числом трубок 166 и длиной их 6 м, диаметр кожуха 1 м.
35
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
КП 640089 ТД
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Непенин Н.Н. Технология целлюлозы. Т.1. Производство сульфитной
целлюлозы, Москва, 1976 г.
2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.
Москва,1961 г.
3. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию
«Технология химической переработки древесины», Хабаровск, ХГТУ, 1999 г.
36
Изм. Лист № докум. Подпис
ь
Дата
Лист
ПЗ 060640089