| Назва: | Проект змієвикового теплообміінника для охолодження цукрового розчину |
| Тип: | Реферати |
| Мова: | Українська |
| Розмiр: | 93,54 KB |
| Скачувань: | 23 |
3.3. Гідравлічний розрахунок
Розрахунок проводять для визначення потужності насосів та встановлення оптимального режиму роботи апарату. Потужність, необхідну для переміщення теплоносія через апарат, Вт, визначимо з формули:
N = ; (3.3.1.)
де V -об'ємні витрати рідини, м³/с;
ΔP – перепад тисків в апараті, Па;
- к.к.д. насосу.
Гідравлічний опір апарату складається з опору тертя ΔP і місцевих опорів ΔP . Отже, повний гідравлічний опір:
; (3.3.2.)
де - коефіцієнт гідравлічного тертя;
L – загальна довжина труби, м;
d – діаметр труби, м;
- коефіцієнт місцевого опору;
w – швидкість руху теплоносія, м/с;
- густина теплоносія, кг/м³.
При турбулентному русі в гідравлічно гладких трубах (Re = 4*10³…10 ):
= ; (3.3.4.)
= = 0,023
Обчислюємо суму коефіцієнтів місцевих опорів в апараті (наближено):
= 1,5*(n-1) =1,5*(59-1) = 87
Тоді ΔP = (0,023* =41760,1 Па;
Потужність приводу насосу цукрового розчину складе :
N = =22,9Вт;
3.4. Розрахунок теплової ізоляції
Теплова ізоляція – один із основних факторів, які зменшують втрати теплоти і зберігають паливо.
Товщина ізоляції повинна бути такою, щоб температура на Ії поверхні була не більшою за 50 ˚С.
t р = 45˚C
t р =21˚C
Середня температура рідини, яку охолоджують:
t =0,5*( t΄с + ) = 0,5*(45+21) = 33˚С
В зв’язку з тим, що середня температура розчину 33˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.
Товщина ізоляції:
; (3.4.1.)
де - теплопровідність ізоляційного матеріалу, Вт/(м*К);
t , t , t - температура відповідно в апараті, на поверхні ізоляції та повітря, що оточує апарат, ˚С;
- сумарний коефіцієнт тепловіддачі від стінки до повітря, Вт/(м²*К);
); (3.4.2.)
В зв’язку з тим, що середня температура розчину 25,5˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.
3.5.Технікo- економічний розрахунок
Техніко-економічний розрахунок теплообмінників дозволяє знайти оптимальні умови роботи апарату з урахуванням капітальних витрат, амортизації обладнання і експлуатаційних витрат.
На інтенсивність теплообміну впливає в першу чергу швидкість руху рідини в теплообміннику. З Ії зростанням підвищується коефіцієнт теплопередачі, зменшуються поверхня теплообміну і капітальні витрати на виготовлення апарату, віднесені до одного року роботи апарату (амортизаційні витрати). Разом з тим збільшення швидкості руху рідини призводить до підвищення гідравлічних опорів і витрат енергії на їх подолання. Внаслідок цього зростає вартість електроенергії, спожитої за рік електродвигуном, який приводить в дію насос для прокачування рідини через теплообмінник, а відповідно, і експлуатаційні витрати.
Оптимальна швидкість руху рідини повинна відповідати мінімуму функції:
К = К + К ; (3.5.1.)
де К , К , К - відповідно сумарні, амортизаційні і експлуатаційні витрати, грн./ рік .
Амортизаційні витрати:
К = F*c *a; (3.5.2.)
де F – поверхня теплообміну, м²;
с - вартість 1 м² поверхні теплообміну апарату, грн./м²;
Приймаємо с = 500 грн./м².
а – річна частка амортизаційних відрахувань, % ;
а = ; (3.5.3.)
Р – роки експлуатації;
а = = 0,1
Ка = 14,37*500*0,1=718,5 грн./ рік
Експлуатаційні витрати:
К = N*c * ; (3.5.4.)
де N – потужність електродвигуна насосу, кВт;
с - вартість 1 кВт* год. електроенергії, грн. / кВт* год.;
с = 0,50 грн. / кВт* год.
- кількість годин роботи теплообмінника на рік (24 години, 320 діб);
= 24*320 = 7680 год.
Ке = 0,0229*0,50*7680 = 87,94грн./ рік
Тоді сума витрат складе:
К = 718,5+87,94= 806,44грн./ рік
Сумарні витрати на амортизацію і експлуатацію складають 806,44грн./рік.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. В.Н.Стабников, В.И. Баранцев. „Процессы и аппараты пищевых производств”, Москва, „Легкая и пищевая прмышленность”,1983г.
2. Процеси і апарати харчових виробництв. Методичні вказівки до вивчення дисципліни та виконання контрольних робіт для студентів технологічних спеціальностей заочної форми навчання, Київ, НУХТ,2002.
3. К.Ф.Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков . Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, « Химия» , Ленинградское отделение, 1976г.
4. О.Г. Лунин « Теплообменные аппараты пищевой промышленности»,
Москва, «Пищевая промышленность», 1967.
5. В.И. Баранцев «Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств», Москва, Агропроимиздат, 1985
6. Процеси і апарати харчових виробництв. методичні вказівки для виконання курсового проекту для студентів технологічних спеціальностей напряму 0917 « Харчова технологія і інженерія» денної та заочної форм навчання , Київ, НУХТ,2003
Розрахунок проводять для визначення потужності насосів та встановлення оптимального режиму роботи апарату. Потужність, необхідну для переміщення теплоносія через апарат, Вт, визначимо з формули:
N = ; (3.3.1.)
де V -об'ємні витрати рідини, м³/с;
ΔP – перепад тисків в апараті, Па;
- к.к.д. насосу.
Гідравлічний опір апарату складається з опору тертя ΔP і місцевих опорів ΔP . Отже, повний гідравлічний опір:
; (3.3.2.)
де - коефіцієнт гідравлічного тертя;
L – загальна довжина труби, м;
d – діаметр труби, м;
- коефіцієнт місцевого опору;
w – швидкість руху теплоносія, м/с;
- густина теплоносія, кг/м³.
При турбулентному русі в гідравлічно гладких трубах (Re = 4*10³…10 ):
= ; (3.3.4.)
= = 0,023
Обчислюємо суму коефіцієнтів місцевих опорів в апараті (наближено):
= 1,5*(n-1) =1,5*(59-1) = 87
Тоді ΔP = (0,023* =41760,1 Па;
Потужність приводу насосу цукрового розчину складе :
N = =22,9Вт;
3.4. Розрахунок теплової ізоляції
Теплова ізоляція – один із основних факторів, які зменшують втрати теплоти і зберігають паливо.
Товщина ізоляції повинна бути такою, щоб температура на Ії поверхні була не більшою за 50 ˚С.
t р = 45˚C
t р =21˚C
Середня температура рідини, яку охолоджують:
t =0,5*( t΄с + ) = 0,5*(45+21) = 33˚С
В зв’язку з тим, що середня температура розчину 33˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.
Товщина ізоляції:
; (3.4.1.)
де - теплопровідність ізоляційного матеріалу, Вт/(м*К);
t , t , t - температура відповідно в апараті, на поверхні ізоляції та повітря, що оточує апарат, ˚С;
- сумарний коефіцієнт тепловіддачі від стінки до повітря, Вт/(м²*К);
); (3.4.2.)
В зв’язку з тим, що середня температура розчину 25,5˚С ми не будемо влаштовувати на апарат теплову ізоляцію.
3.5.Технікo- економічний розрахунок
Техніко-економічний розрахунок теплообмінників дозволяє знайти оптимальні умови роботи апарату з урахуванням капітальних витрат, амортизації обладнання і експлуатаційних витрат.
На інтенсивність теплообміну впливає в першу чергу швидкість руху рідини в теплообміннику. З Ії зростанням підвищується коефіцієнт теплопередачі, зменшуються поверхня теплообміну і капітальні витрати на виготовлення апарату, віднесені до одного року роботи апарату (амортизаційні витрати). Разом з тим збільшення швидкості руху рідини призводить до підвищення гідравлічних опорів і витрат енергії на їх подолання. Внаслідок цього зростає вартість електроенергії, спожитої за рік електродвигуном, який приводить в дію насос для прокачування рідини через теплообмінник, а відповідно, і експлуатаційні витрати.
Оптимальна швидкість руху рідини повинна відповідати мінімуму функції:
К = К + К ; (3.5.1.)
де К , К , К - відповідно сумарні, амортизаційні і експлуатаційні витрати, грн./ рік .
Амортизаційні витрати:
К = F*c *a; (3.5.2.)
де F – поверхня теплообміну, м²;
с - вартість 1 м² поверхні теплообміну апарату, грн./м²;
Приймаємо с = 500 грн./м².
а – річна частка амортизаційних відрахувань, % ;
а = ; (3.5.3.)
Р – роки експлуатації;
а = = 0,1
Ка = 14,37*500*0,1=718,5 грн./ рік
Експлуатаційні витрати:
К = N*c * ; (3.5.4.)
де N – потужність електродвигуна насосу, кВт;
с - вартість 1 кВт* год. електроенергії, грн. / кВт* год.;
с = 0,50 грн. / кВт* год.
- кількість годин роботи теплообмінника на рік (24 години, 320 діб);
= 24*320 = 7680 год.
Ке = 0,0229*0,50*7680 = 87,94грн./ рік
Тоді сума витрат складе:
К = 718,5+87,94= 806,44грн./ рік
Сумарні витрати на амортизацію і експлуатацію складають 806,44грн./рік.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. В.Н.Стабников, В.И. Баранцев. „Процессы и аппараты пищевых производств”, Москва, „Легкая и пищевая прмышленность”,1983г.
2. Процеси і апарати харчових виробництв. Методичні вказівки до вивчення дисципліни та виконання контрольних робіт для студентів технологічних спеціальностей заочної форми навчання, Київ, НУХТ,2002.
3. К.Ф.Павлов, П.Г. Романков, А.А.Носков . Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, « Химия» , Ленинградское отделение, 1976г.
4. О.Г. Лунин « Теплообменные аппараты пищевой промышленности»,
Москва, «Пищевая промышленность», 1967.
5. В.И. Баранцев «Сборник задач по процессам и аппаратам пищевых производств», Москва, Агропроимиздат, 1985
6. Процеси і апарати харчових виробництв. методичні вказівки для виконання курсового проекту для студентів технологічних спеціальностей напряму 0917 « Харчова технологія і інженерія» денної та заочної форм навчання , Київ, НУХТ,2003