Масса изделия в рабочем состоянии, кг

Заголовки «Технические требования», «Техническая характеристика», «Таблица штуцеров» и т.п. пишутся, но не подчеркиваются.

Сборочные единицы на чертеже нумеруются в соответствии с номерами позиций, указанными в спецификации. Номера позиций указываются на полях линий выносок, проводимых от изображения составных частей. Линии-выноски располагают параллельно основной надписи чертежа и группируют в колонки по возможности на одной линии, либо делают одну общую линию-выноску с вертикальным расположением номеров позиций.

Спецификация чертежей относится к текстовым документам. В тоже время она являются неотъемлемой частью чертежей общих видов и сборочных чертежей. Спецификации составляют на изделие в целом, комплексы и каждую сборочную единицу.

Спецификация на сборочной чертеж или на сборочную единицу составляются в соответствии с ГОСТ 2.108-68 на отдельных листах формата А4. В спецификацию вносят все составные части изделий и все конструкторские документы, относящиеся к данному изделию и к его неспецифируемым составным частям.

Стандартом в спецификациях предусматривают семь разделов: “Документация”, Сборочные единицы, Детали, Стандартные изделия, Прочие изделия, Материалы, Комплексы. Наличие тех или иных разделов определяется составом специфицируемого изделия, т. е. определённые разделы могут быть или не быть.

Пример заполнения спецификации дан в Приложении 3.

3.3. Чертежи сборочных единиц и деталей аппарата.

Задание на изготовление сборочных чертежей, сборочных единиц и деталей аппарата студент получает от руководителя проекта после предъявления чертежа общего вида.

Чертеж сборочной единицы должен содержать кроме габаритных и конструкторских размеров также присоединительные и монтажные размеры, необходимые для соединения данной сборочной единицы с другими сборочные единицами и деталями.

Из выбранных сборочных единиц студент разрабатывает рабочие чертежи нескольких деталей. На данных чертежах в основной надписи обязательно указывается материал, из которого изготовляется деталь, а также заполняется графа «маcca». На самом чертеже должны быть показаны допуски, посадки, термообработка материала, радиальное (или) осевое биение и т.п.

Формат чертежей для сборочных единиц деталей согласовывается с руководителем проекта.

3.4. Чертеж технологической схемы.

В соответствии с назначением на этом чертеже должна быть представлена принципиальная схема установки, т.е. упрощенное изображение аппаратов, входящих в установку, взаимосвязь всех изделий, обеспечивающих протекание основного процесса, а также точки замера и контроля технологических параметров протеса. Пример оформления технологической схемы представлен на рисунке 3.6 и в Приложениях 10, 11.

Технологическая схема должна занимать левое поле чертежа фopмата А3. Изделия, входящие в состав схемы, изображаются схематично в виде контура аппарата, на котором показываются входы и выходы основного продукта и вспомогательных веществ. При этом изделия и аппараты изображаются без строгого соблюдения масштаба, но с соблюдением соотношений габаритных размеров аппаратов, входящих в схему. Действительное расположение аппаратов не учитывают, или учитывают приближенно.

Перечень изделий, составляющих технологическую схему, располагают над основной надписью в виде экспликации, либо приводят в приложении. Над этой таблицей размещают таблицы трубопроводов и транспонируемых по трубопроводу сред. Пример выполнения экспликации и размеры штампа изображены на рис.3.7.

Рис.3.6. Чертеж технологической схемы.

Рис.3.7. Экпликация.

4. ПОРЯДОК ЗАЩИТЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Пояснительная записка и чертежи подписываются исполнителем и руководителем. К защите проекта необходимо подготовить доклад (5 - 7 минут), в котором следует изложить цель и задачи проекта, обоснование выбранного аппарата, результаты расчетов проекта. Защита проекта проходит перед комиссией, в которую входят преподаватели и сотрудники кафедры. Защита проекта включает три этапа: доклад, вопросы комиссии, объявление оценки с указанием замечаний.

Вопросы задаются по каждому разделу проекта, по лекционным курсам, по вопросам, касающихся защиты оборудования от коррозии, по конструкции машин и аппаратов, принципа действия (работы) аппарата, основных узлов.

5. ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Выбор номера задания на курсовое проектирование осуществляется по последней цифре номера зачетной книжки. Численные значения варианта задания для расчета аппарата выбирают по двум последним цифрам номера зачетной книжки.

ЗАДАНИЕ 1.

Произвести расчет и выполнить чертежи кожухотрубного теплообменника для нагрева жидкости  в количестве  т/ч от температуры °С до температуры °С. Нагрев осуществляется насыщенным водяным паром с избыточным давлением  атм.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Жидкость	молоко	вода	20% р-р этил. спирта	сливки	25% сахарный раствор	25% раствор NaCl	Уксусная кислота	Глицерин	25% раствор Cacl2	Масло подсолнечное
Производительность G2 , т/час	17	20	23	26	19	16	31	28	34	13

	Предпоследняя цифра номера  зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Начальная температура жидкости °С	12	17	23	26	8	31	14	28	33	6
Конечная температура жидкости °С.	87	64	79	98	83	94	69	88	91	77
Давление пара	2,3	3,4	4,6	1,9	2,7	3,5	4,4	1,8	2,9	3,9

ЗАДАНИЕ 2.

Произвести расчет и выполнить чертежи кожухотрубного теплообменника для охлаждения жидкости  в количестве  т/ч от температуры °С до температуры °С. Охлаждение осуществляется жидкостью Ж₂ с начальной температурой  °С.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Жидкость	молоко	Вода	20% р-р этил. спирта	сливки	25% сахарный раствор	25% раствор NaCl	Уксусная кислота	Глицерин	25% раствор Cacl2	Масло подсолнечное
Производи-тельность  , т/час	22	27	16	30	28	15	34	24	11	26

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Начальная температура жидкости  t1H°С	92	87	73	66	98	83	74	88	73	86
Конечная температура жидкости  t1K°С.	7	14	22	18	23	34	19	28	21	17
Начальная температура жидкости Ж2 °С	3	4	6	9	7	5	4	8	2	1

Примечание. Видом охлаждающей жидкости и ее конечной температурой задаться самостоятельно. При этом необходимо обосновать выбор теплоносителя и значение температуры в пояснительной записке.

ЗАДАНИЕ 3.

Произвести расчет и выполнить чертежи теплообменника типа "труба в трубе" для охлаждения  кг/ч жидкости  от температуры t_1H °С до температуры t_1H °С. Охлаждение осуществляется жидкостью Ж₂ с начальной температурой °С.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Жидкость	молоко	вода	20% р-р этил. спирта	сливки	25% сахарный раствор	25% раствор NaCl	Уксусная кислота	Глицерин	25% раствор Cacl2	Масло подсолнечное
Производи-тельность  , т/час	12	17	11	10	8	15	14	8	10	12

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Начальная температура жидкости  t1H  °С.	82	77	63	65	78	83	54	88	63	76
Конечная температура жидкости  t1K °С.	17	12	22	18	13	24	19	28	21	17
Начальная температура жидкости Ж2 °С	2	5	7	8	6	4	3	9	3	4

Примечание. Видом охлаждающей жидкости и ее конечной температурой задаться самостоятельно. При этом необходимо обосновать выбор теплоносителя и значение температуры в пояснительной записке.

ЗАДАНИЕ 4.

Произвести расчет и выполнить чертежи пластинчатого теплообменника для охлаждения  кг/ч жидкости  от температуры °С до температуры °С. Охлаждение осуществляется жидкостью  с начальной температурой °С.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Жидкость	молоко	вода	20% р-р этил. спирта	сливки	25% сахарный раствор	25% раствор NaCl	Уксусная кислота	Глицерин	25% раствор Cacl2	Масло подсолнечное
Производи-тельность  , т/час	21	27	31	20	28	25	34	18	19	35

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	0	8	9
Начальная температура жидкости Ж1 t1H , °С	93	88	74	85	98	73	94	78	83	76
Конечная температура жидкости  t1K , °С.	27	14	21	28	23	14	9	18	11	27
Начальная температура жидкости Ж2 °С	3	4	5	6	7	8	9	8	7	4

Примечание. Видом охлаждающей жидкости и ее конечной температурой задаться самостоятельно. При этом необходимо обосновать выбор теплоносителя и значение температуры в пояснительной записке.

ЗАДАНИЕ 5.

Произвести расчет и выполнить чертежи выпарного аппарата для концентрирования  кг/ч раствора от начальной концентрации % до конечной концентрации % при следующих условиях:

1. Обогрев осуществляется насыщенным водяным паром с избыточным давлением  атм.;

2. Абсолютное давление в барометрическом конденсаторе  атм.;

3. Отбор экстрапара не производится;

4. Раствор поступает в корпус аппарата при температуре °С.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Последняя цифра номера зачетной книжки	Раство-ренное вещество	Кол-во исходного раствора , кг/ч	Начальная концент-рация раствора , %	Конечная концент- рация раствора , %
0	сахар	25000	11,0	19,0
1	сахар	35500	13,5	21,5
2	сахар	22500	16,0	25,0
3	сахар	34000	14,0	23,5
4	NaCl	13500	18,5	26,5
5	NaCl	14200	12,0	19,5
6	NaCl	24500	14,0	21,0
7	CaCl2	35000	13,5	24,0
8	CaCl2	15300	15,5	24,5
9	CaCl2	25500	16,0	22,5

	Предпоследняя цифра номера  зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Давление греющего пара , ат	2,1	2,4	2,7	2,6	3,8	3,1	3,2	2,5	3,7	3,3
Давление в барометрическом конденсаторе , ат	0,16	0,27	0,13	0,30	0,25	0,17	0,19	0,22	0,14	0,33
Начальная температура раствора °С	15	17	22	32	29	19	26	21	30	24

ЗАДАНИЕ 6.

Произвести расчет и выполнить чертежи 3-х корпусной выпарной установки для концентрирования  кг/ч раствора Р от начальной концентрации % до конечной концентрации % при следующих условиях:

1. Обогрев осуществляется насыщенным водяным паром с избыточным давлением  атм.;

2. Абсолютное давление в барометрическом конденсаторе -  атм.;

3. Взаимное направление пара и раствора - прямоточное;

4. Отбор экстрапара на производится;

5. Раствор поступает в первый корпус с температурой °С.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Последняя цифра номера зачетной книжки	Растворенное вещество	Кол-во исходного раствора , кг/ч	Начальная концент-рация раствора , %	Конечная концент- рация раствора , %
0	сахар	23000	13,0	21,0
1	сахар	31500	11,5	24,5
2	сахар	24500	12,0	28,0
3	сахар	33000	14,0	25,5
4	NaCl	18500	16,5	32,0
5	NaCl	16200	15,0	33,5
6	NaCl	27500	14,5	21,5
7	CaCl2	30000	13,5	24,0
8	CaCl2	28300	15,5	31,5
9	CaCl2	35500	16,0	32,5

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Давление греющего пара , ат	2,8	3,2	3,4	2,6	2,7	3,1	3,3	3,4	3,6	3,8
Давление в барометрическом конденсаторе , ат	0,25	0,27	0,19	0,28	0,32	036	0,18	0,22	0,23	0,33
Начальная температура раствора °С	35	27	24	37	27	17	25	22	31	14

ЗАДАНИЕ 7.

Произвести расчет и выполнить чертежи барабанной сушилки для сушки материала производительностью G т/ч по влажному материалу. Материал поступает в сушилку с температурой °С и влажностью  %. Влажность материала выходящего из сушилки составляет %. В качестве сушильного агента используют воздух. Место установки сушилки - г.____.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Начальная влажность материала , %	22	17	23	15	18	20	24	19	24	16
Конечная влажность материала , %	7	10	12	8	7	9	11	8	13	7
Начальная температура материала °С	23	15	17	28	16	34	30	19	33	24

ЗАДАНИЕ 8.

Для студентов специальностей «Технология молока и молочных продуктов», «Технология мяса и мясных продуктов», «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий» данный вариант задания курсового проекта заменяется вариантом 0.

Произвести расчет и выполнить чертежи ректификационной колонны непрерывного действия для разделения под атмосферным давлением бинарной смеси. Производительность установки по исходной смеси  т/ч. Содержание легколетучего компонента (% масс.):

 - в исходной смеси - %;

 - в дистилляте -     %;

 - в кубовом остатке- %.

Греющий пар имеет абсолютное давление  атм.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Смесь	Этиловый спирт - Вода	Этиловый спирт - Вода	Этиловый спирт - Вода	Этиловый спирт - Вода	Этиловый спирт - Вода	Вода - Уксусная кислота	Вода - Уксусная кислота	Вода - Уксусная кислота	Вода - Уксусная кислота	Вода - Уксусная кислота
Производи-тельность G , т/час	11	16,5	11,5	12,5	16	15,5	14	18,5	10	12
Давление пара , ат	2,6	2,7	3,1	2,9	3,2	4,1	3,8	4,3	2,3	3,5

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, %	33	38	28	26	31	36	29	24	30	35
, %	84	79	92	83	78	94	85	80	93	85
, %	5	7	9	8	6	4	6	8	7	5

ЗАДАНИЕ 9.

Произвести расчет и выполнить чертежи барометрического конденсатора для конденсации паров насыщенного водяного пара в количестве G₁ т/ч. Абсолютное давление в конденсаторе Р_абс , ат. Начальная температура охлаждающей воды ,°С

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Давление в барометрическом Конден-саторе  , ат	0,27	0,73	0,36	0,52	0,81	0,48	0,42	0,84	0,39	0,65
Начальная температура охлаждающей воды ,°С	13	18	10	12	9	17	15	7	20	16

Примечание. Конечной температурой охлаждающей воды задаются на 3 ¸ 7°С ниже температуры конденсации паров.

ЗАДАНИЕ 0.

Произвести расчет и выполнить чертежи кожухотрубного конденсатора для конденсации паров жидкости  в количестве , т/ч . Конденсация осуществляется холодной водой. Начальная температура охлаждающей воды ,°С

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Давление греющего пара  , ат	2,2	1,7	3,3	1,5	2,8	3,4	4,4	3,8	2,3	1,6

6. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ АППАРАТОВ

Выполнение технологического расчета является основным расчетом аппаратов. В результате выполнения технологического расчета выбирается стандартный аппарат или аппарат проектируется самостоятельно, который в дальнейшем проверяется на прочность. Основой для технологического расчета является методика расчета представленная в методических указаниях [3, 6]. Особенности расчета конкретной конструкции приведены в нижеследующих разделах.

6.1. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Основной задачей расчета теплообменной аппаратуры является определение площади поверхности теплообмена. С этой целью на первых этапах расчета из основного уравнения теплопередачи определяется ориентировочная поверхность теплообмена:

где: Q – тепловая нагрузка аппарата, Вт;

Dt_ср – среднелогарифмический температурный напор, °С

К_ор– ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, Вт/(м²×°К).

Тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными технологическими условиями находят по одному из следующих уравнений:

а) если агрегатное состояние теплоносителей не меняется — по уравнению

 i = 1, 2

б) при конденсации насыщенных паров без охлаждения конденсата и при кипении — по уравнению

 i = 1, 2

в) при конденсации перегретых паров с охлаждением конденсата

где: G – массовый расход теплоносителя, кг/с;

с – теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг×°К) (определяется из таблиц по средней температуре жидкости, газа);

r – удельная теплота парообразования, Дж/кг (определяется по давлению или по температуре пара);

 I — энтальпия пара, Дж/кг (определяется по давлению или по температуре пара);

t_1K - конечная температура конденсата пара, °С

Здесь и в дальнейшем индекс «1» относится к горячему теплоносителю, индекс «2» — к холодному.

Если агрегатное состояние теплоносителя не меняется, то его среднюю температуру можно определить как среднеарифметическую между начальной и конечной температурами:

В теплообменных аппаратах среднелогарифмическую разность температур определяют по формуле:

где: Dt_б , Dt_м - большая и меньшая разность температур между теплоносителями на входе в теплообменник и на выходе из него.

Если эти разности температур одинаковы или отличаются не более чем в два раза, то среднюю разность температур можно определить как среднеарифметическую между ними: .

Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К_ор выбирается из таблицы 6.1 в зависимости от условий проведения теплообмена.

Таблица № 6.1.

Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи К_ор (Вт/м²×°К)

По рассчитанному значению ориентировочной поверхности теплообмена выбирается стандартный аппарат. Далее необходимо выполнить проверочный расчет теплообменника. Основной задачей проверочного расчета является определение требуемой поверхности теплопередачи для осуществления заданного технологического процесса. Сопоставление ее с поверхностью выбранного нормализованного теплообменника дает ответ на вопрос о пригодности выбранного варианта для данной технологической задачи.

Оценка пригодности выбранного теплообменника осуществляется по коэффициенту запаса поверхности теплообмена:

,

где: F_факт , F_расч – фактическая и расчетная (требуемая) площадь поверхности теплообмена, м².

При значительном отклонении расчетной поверхности от выбранной (D = 10 ¸ 30 %) следует перейти к другому варианту конструкции и вновь выполнить уточненный расчет. Число повторных расчетов зависит главным образом от степени отклонения ориентировочной оценки коэффициента теплопередачи от его уточненного значения.

Определение расчетной поверхности теплообмена осуществляется из основного уравнения теплопередачи:

, м²,

где: К - фактический коэффициент теплопередачи для выбранной конструкции теплообменника, (Вт/м²×°К).

Коэффициент теплопередачи рассчитывают с помощью уравнения аддитивности термических сопротивлений на пути теплового потока:

, (Вт/м²×°К)

где: a₁ , a₂ – коэффициенты теплоотдачи соответственно от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю, (Вт/м²×°К);

d_ст – толщина разделяющей теплоносители стенки, м;

l_ст – коэффициент теплопроводности материала из которого изготовлена стенка, Вт/(м×°К);

r_з1 , r_з2  - термические сопротивления загрязнений стенки со стороны горячего и холодного теплоносителей (Вм²×°К)/Вт.

Для выбора величины термических загрязнений рекомендуется воспользоваться значениями, представленными в табл.6.2.

Таблица №6.2.

Тепловая проводимость загрязнений стенок 1/r_з (Вт/(м²×°К)

Коэффициенты теплоотдачи, характеризующие интенсивность переноса тепла в пределах одного теплоносителя, рассчитываются в зависимости от характера теплообмена (без изменения агрегатного состояния, при кипении или при конденсации), от вида выбранной поверхности теплообмена (плоской, гофрированной, трубчатой, оребренной), от типа конструкции (кожухотрубный теплообменник, двухтрубные, змеевиковые и др.), от режима движения теплоносителя.

Теплообмен без изменения агрегатного состояния. В общем виде критериальная зависимость для определения коэффициентов теплоотдачи имеет вид:

Nu = f(Re, Pr, Gr),

где:  - критерий Нуссельта;

- критерий Рейнольдса;

 - критерий Прандтля;

Gr   – критерий Грасгофа;

Здесь: d_экв = 4S/П – эквивалентный диаметр трубопровода, м;

S – площадь поперечного сечения трубопровода, м²;

П – смоченный периметр, м;

w - скорость движения теплоносителя, м/с;

r - плотность теплоносителя, кг/м³;

m - коэффициент динамической вязкости, Па×с;

n - коэффициент кинематической вязкости, м²/с;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/(м×°К);

Dt – разность температур горячего теплоносителя и стенки или разность температур стенки и холодного теплоносителя, °С;

b - коэффициент обьемного расширения теплоносителя, К^-1

Все теплофизические свойства теплоносителей определяют по их средней температуре.

Во многие расчетные формулы для определения коэффициента теплоотдачи в явном или неявном виде входит температура стенки. Ее можно определить из соотношения

        .

Из критериального уравнения Нуссельта определяют значение коэффициента теплоотдачи

Ниже приведены уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи в наиболее часто встречающихся случаях теплообмена.

1. При движении теплоносителя в прямых трубах круглого сечения или в каналах некруглого сечения без изменения агрегатного состояния коэффициент теплоотдачи определяют по следующим уравнениям:

а) для турбулентного режима (Re >10000)

Nu = 0,023 Re^0,8Pr^0.43 ;

б) для переходного режима (Re = 2300¸10000)

Nu = 0,008 Re^0,9Pr^0.43 ;

в)для ламинарного режима (Re <2300)

Nu = 0,17 Re^0,33Pr^0.43Gr^0.1 .

По этим уравнениям также рассчитывают критерий Нуссельта при движении жидкостей (газов) в межтрубном пространстве кожухотрубных теплообменников без сегментных перегородок.

2. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве двухтрубного теплообменника (теплообменник типа «труба в трубе») расчет коэффициента теплоотдачи можно производить по этим же формулам, подставляя в качестве определяющего размера эквивалентный диаметр кольцевого сечения между трубками d_экв = D_вн - d_н (где D_вн - внутренний диаметр наружной трубы, d_н - наружный диаметр внутренней трубы).

3. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубчатых теплообменников с сегментными перегородками коэффициент теплоотдачи рассчитывают по уравнениям:

при Re ³ 1000         Nu = 0,24 Re^0,6 Pr^0,36(Pr/Pr_ст)^0,25

при Re < 1000        Nu = 0,34 Re^0,5 Pr^0,36(Pr/Pr_ст)^0,25

В данных уравнениях за определяющий геометрический размер принимают наружный диаметр теплообменных труб. Скорость потока определяется для наименьшего сечения межтрубного пространства.

4. При движении теплоносителя в каналах, образованных гофрированными пластинами в пластинчатых теплообменниках, коэффициент теплоотдачи рассчитывают по следующим уравнениям:

а) в случае турбулентного режима движения теплоносителя — по уравнению

- для пластин площадью 0,3 м²: а = 0,1; b = 0,73, Rе = 100 - 30000, Рг = 0,7 - 50;

- для пластин площадью 0,5 м²

- 0,5Е, 0,5М: а = 0,135; b = 0,73, Re = 50 - 30 000, Pr = 0,7 - 80;

- 0,5Г: а = 0,165; b == 0,65; Re = 200 - 50 000, Рг = 0,7 - 50;

- для пластин площадью 0,63 м²: а = 0,135; b = 0,73, Re = 50 - 30000, Pr = 0,7 - 80;

б) в случае ламинарного режима движения теплоносителя — по уравнению

Коэффициент а определяют из следующих данных:

Теплообмен с изменением агрегатного состояния. В этом случае применяются готовые зависимости для расчета коэффициента теплоотдачи в зависимости от условий теплообмена.

1. При пленочной конденсации насыщенного пара и ламинарном стекании пленки конденсата под действием силы тяжести коэффициент теплоотдачи на поверхности пучка труб рассчитывают по формулам:

 - для вертикальных труб

;

 - для горизонтальных труб

,

где: l - коэффициент теплопроводности конденсата, Вт/(м×°К);

r - плотность конденсата, кг/м³;

m - коэффициент динамической вязкости конденсата, Па×с;

d_Н – наружный диаметр труб, м;

n – число труб в пучке, шт;

L – длина труб, м;

D – расход конденсирующегося пара, кг/с;

e - поправочный коэффициент, зависящий от числа труб в пучке (e » 0,7 при n<100 и e » 0,6 при n > 100).

Следует отметить, что значения l, r, m приближенно берут из таблиц для жидкости, полученной в результате конденсации паров при температуре конденсации. Температуру конденсации паров обычно определяют по заданному давлению.

2. При пузырьковом кипении жидкости коэффициент теплоотдачи рассчитывают по следующим уравнениям:

а) при кипении на поверхностях, погруженных в большой объем жидкости

;

б) при кипении в трубах

,

где: r - плотность жидкости, кг/м³;

r_п - плотность пара, кг/м³;

s - поверхностное натяжение, Н/м;

с – удельная теплоемкость, Дж/(кг×°К);

m - коэффициент динамической вязкости, Па×с;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/(м×°К);

q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

Т_кип – температура кипения, °К;

r – удельная теплота парообразования, Дж/кг.

Удельную тепловую нагрузку, при которой пузырьковое кипение переходит в пленочное, а коэффициент теплоотдачи принимает максимальное значение, можно оценить по формуле, справедливой для кипения в большом объеме:

.

Все физико-химические константы следует брать при температуре кипения жидкости.

6.1.1. Кожухотрубные теплообменники

Кожухотрубчатые теплообменники могут использоваться в качестве холодильников, конденсаторов и испарителей.

Холодильники могут устанавливаться горизонтально или вертикально, быть одно-, двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Трубы могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, а по ГОСТ 15120—79 — также из латуни. Кожух, распределительные камеры и крышки изготовляют из углеродистой или нержавеющей стали.

Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров веществ в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счет тепла конденсации пара. Они могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, вертикальные или горизонтальные. В соответствии с ГОСТ 15121—79 конденсаторы могут быть двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. От холодильников они отличаются большим диаметром штуцера для подвода пара в межтрубное пространство.

В кожухотрубчатых испарителях в трубном пространстве кипит жидкость, а в межтрубном пространстве может быть жидкий, газообразный, парообразный, парогазовый или парожидкостной теплоноситель. Эти теплообменники, в соответствии с ГОСТ 15119—79, могут быть только вертикальными и одноходовыми, с трубками диаметром 25 х 2 мм. Они могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе.

Основные параметры кожухотрубчатых конденсаторов и испарителей в соответствии с ГОСТ 15118—79, 15119—79 и 15121—79 сведены в табл. 6.3.

При выборе стандартного (нормализованного) аппарата следует пользоваться таблицей 6.3.

Таблица № 6.3.

Параметры кожухотрубных теплообменников