Воскресенье, 01.12.2024, 13:12
Главная Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Меню сайта
Категории раздела
Архітектура [235]
Астрономія, авіація, космонавтика [257]
Аудит [344]
Банківська справа [462]
БЖД [955]
Біографії, автобіографії, особистості [497]
Біологія [548]
Бухгалтерській облік [548]
Військова кафедра [371]
Географія [210]
Геологія [676]
Гроші і кредит [455]
Державне регулювання [154]
Дисертації та автореферати [0]
Діловодство [434]
Екологія [1309]
Економіка підприємств [733]
Економічна теорія, Політекономіка [762]
Економічні теми [1190]
Журналістика [185]
Іноземні мови [0]
Інформатика, програмування [0]
Інше [1350]
Історія [142]
Історія всесвітня [1014]
Історія економічна [278]
Історія України [56]
Краєзнавство [438]
Кулінарія [40]
Культура [2275]
Література [1585]
Література українська [0]
Логіка [187]
Макроекономіка [747]
Маркетинг [404]
Математика [0]
Медицина та здоров'я [992]
Менеджмент [695]
Міжнародна економіка [306]
Мікроекономіка [883]
Мовознавство [0]
Музика [0]
Наукознавство [103]
Педагогіка [145]
Підприємництво [0]
Політологія [299]
Право [990]
Психологія [381]
Реклама [90]
Релігієзнавство [0]
Риторика [124]
Розміщення продуктивних сил [287]
Образотворче мистецтво [0]
Сільське господарство [0]
Соціологія [1151]
Статистика [0]
Страхування [0]
Сценарії виховних заходів, свят, уроків [0]
Теорія держави та права [606]
Технічні науки [358]
Технологія виробництва [1045]
Логістика, товарознавство [660]
Туризм [387]
Українознавство [164]
Фізика [332]
Фізична культура [461]
Філософія [913]
Фінанси [1453]
Хімія [515]
Цінні папери [192]
Твори [272]
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
    • Статистика
    Онлайн всего: 2
    Гостей: 2
    Пользователей: 0
    Главная » Статьи » Реферати » Інше
    РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:Проект змієвикового теплообміінника для охолодження цукрового розчину
    Проект змієвикового теплообміінника для охолодження цукрового розчину

    ЗМІСТ

    Вступ. 4

    1.Описання проектованого апарата. 6

    2.Місце та призначення апарата в технологічній схемі. 7

    3. Розрахунки.

    3.1.Тепловий розрахунок. 8

    3.2.Конструктивний розрахунок. 13

    3.3.Гідравлічний розрахунок. 15

    3.4.Розрахунок теплової ізоляції. 17

    3.5 Техніко-економічні розрахунки 18

    Список використаної літератури. 20

    ВСТУП

    Теплообмінні апарати різних конструкцій широко використовують в харчовій і інших галузях промисловості.

    Теплообміном називають процес передачі теплоти від одного тіла до другого. Необхідною і достатньою умовою для теплообміну є різниця температур між цими тілами. Мірою теплообміну вважають кількість переданої теплоти.

    Речовини, які беруть участь у процесі теплообміну, називають теплоносіями. Речовину з вищою температурою називають гарячим теплоносієм, а речовину з нижчою температурою - холодним. Як гарячі теплоносії в харчовій промисловості найчастіше використовують водяну пару, гарячу воду, нагріте повітря, димові гази і гарячі мінеральні масла, а як холодні теплоносії – воду, повітря, ропу ( розсол), аміак і фреони.

    Процеси теплообміну відбуваються повсюди, де необхідно нагрівати або охолоджувати те чи інше середовище з метою його обробки або для утилізації тепла. Для передачі тепла від середовища з високою температурою до середовища з низькою використовують теплообмінні апарати різних конструкцій.

    Вимоги до промислових теплообмінних апаратів в залежності від конкретних умов використання досить різноманітні. Основними з них є: забезпечення найбільш високого коефіцієнта теплопередачі при можливо меншому гідравлічному опорі; компактність і найменша витрати матеріалів на одиницю теплової потужності апаратів; надійність і герметичність у поєднанні з розбірністю і доступністю до поверхні теплообміну для механічного очищення від забруднень Ії.

    Через велику різноманітність вимог до теплообмінних апаратів, економічно невигідно, а часто і зовсім недоцільно обмежитись будь-якою однією конструкцією теплообмінників.

    За способом передачі тепла теплообмінні апарати ( їх часто називають теплообмінниками) можна поділити на дві основні групи: поверхневі теплообмінники і теплообмінники змішування.

    В поверхневих теплообмінниках передача тепла від одного середовища до іншого відбувається звичайно через металеву стінку, яку умовно прийнято називати поверхнею теплообміну.

    В теплообмінниках змішування передача тепла відбувається в процесі безпосереднього з’єднання і перемішування середовищ , що ,вочевидь, допустимо лише за певних умов, які значно обмежують використання апаратів такого типу.

    1.Описання проектованого апарата

    В залежності від конструктивного виконання поверхневі теплообмінники

    поділяють на трубчаті, пластинчасті, спіральні, теплообмінники з рубашкою і теплообмінники з оребреною поверхнею. Трубчаті теплообмінники зустрічаються кожухотрубні, типу ”труба в трубі”, зрошувальні та змієвікові.

    Змієвикові теплообмінники за класифікацією відносять до заглибних теплообмінників.

    Такий теплообмінник являє собою корпус 2 , закритий вгорі кришкою . Змійовик 3 занурений у рідину, яку охолоджують.( див. креслення) Для підводу розчину слугує патрубок Б, виходу розчину - патрубок В. Охолодна вода подається через патрубок Г і виходить відпрацьована вода через патрубок Д.

    Коефіцієнт теплопередачі в цих теплообмінниках порівняно низький , але через простоту виготовлення вони набули значного поширення.

    На рис.1.1 наведена схема руху теплоносіїв в змійовиковому теплообміннику

    Рис. 1.1 Схема заглибного змійовикового теплообмінника

    І – цукровий розчин; ІІ – охолодна вода

    1 – витіснюваний стакан;

    2 – корпус;

    3 – змійовик.

    2. Місце та призначення апарата в технологічній схемі

    Даний курсовий проект передбачає охолодження цукрового розчину у виробництві батонів . За цією схемою цукровий сироп перед подачею в тістомісильну машину охолоджується в теплообміннику 24 до температури 21˚С. Сюди ж подається сіль , борошно, дріжджі і вода. Замішене тісто поступає в бункер 7, звідки подається на тістоділитель 22, потім шматки тіста закруглюються на тістозакруглювачі 20 і ковшовим транспортером 19 подаються в тістозакаточну машину з відбраковщиком шматків тіста 18. Потім заготовки поступають у шафу остаточного розшарування тіста 8 і надходять в тунельну піч 9. Випечені батони конвеєром –транспортером 17 подаються в конвеєрну шафу для охолодження хліба 10, звідки через циркуляційний стіл 16, укладаються в контейнери для хліба 11 і завантажувачем 13 транспортуються в машини і до споживача.

    3. Розрахунки

    Вихідні дані:

    Q = 1800 кг/год. = 0,5кг/с

    t р = 45˚C

    t р =21˚C

    tв.п. = 19˚C

    tв.к = 41˚C

    Концентрація цукрового розчину СР= 33 %

    3.1. Тепловий розрахунок

    Середню різницю температур між розчином і охолодною водою визначаємо як середньологарифмічну різницю:

    Δt = ; (3.1.2)де Δt , Δt - різниці температур між теплоносіями на кінцях теплообмінника;

    Δt = t΄р– ; Δt = – ; (3.1.3.)

    Δt =45-41 = 4˚С;

    Δt =21-19 = 2˚С.

    Δt = =2,9˚С;

    Середня температура рідини, яку охолоджують:

    t =0,5*( t΄с + ) = 0,5*(45+21) = 33˚С

    При середній температурі t визначаємо теплофізичні параметри розчину): [2, Д.1-4]

    в’язкість =2,84*10-3Па*с;

    густину цукрового розчину визначаємо за формулою:

    ; кг/м³ (3.1.4.)

    = 1144 кг/м³;

    СР = 33,0%;

    t = 33 ˚С;

    = 1144-(0,4+0,0025*33,0)(33-20) =1137,7кг/м³.

    Теплоємність с = 4190-(2520-7,5* t )* ; (3.1.5.)

    с = 4190-(2520-7,5*33)* = 3440,1 Дж/кг*К

    коефіцієнт теплопровідності рідини:

    ; (3.1.6.)

    де - теплопровідність води при заданій температурі tв =(19+41)/2 = 30˚С , Вт/(м*К);

    = 0,622 Вт/(м*К). [2,табл.Д10]

    - коефіцієнт, визначаємо[2,табл.Д3] методом інтерполяції при

    СР = 33%

    = = 0,817

    = 0,817*0,622*(1-556*10 *33,0)= 0,414 Вт/(м*К)

    Pr = = = 23,6 (3.1.7.)

    Теплове навантаження з урахуванням теплових витрат:

    Q = x*G с *c с *(t΄с - ); Вт (3.1.8.)

    де х – коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в навколишнє середовище;

    х = 0,95 0,97

    приймаємо х = 0,95

    G – витрата розчину, кг/с;

    G = 1800 кг/год = 0,5кг/с;

    с – теплоємність цукрового розчину, Дж/(кг*К); визначили з формули (3.1.5.)

    с = 3440,1Дж/(кг*К)

    Q = 0,95*0,5*3440,1*(45-21) =39217,14Дж/с

    Витрата охолодної води, кг/с:

    (3.1.9.)

    де G - маса розчину, кг/с;

    св, ср - питомі теплоємності відповідно охолодної води і цукрового розчину, кДж/(кг*К);

    t΄в, - початкові температури відповідно охолодної води і цукрового розчину, ˚С;

    , – кінцеві температури відповідно охолодної води і цукрового розчину, ˚С;

    G = =0,48 кг/с;

    Загальний коефіцієнт теплопередачі визначаємо за формулою:

    К = ; (3.1.10.)

    де - коефіцієнт тепловіддачі від води до стінки, Вт/(м²*К);

    - товщина стінки, м;

    - теплопровідність стінки, Вт/(м*К);

    Приймаємо , що матеріал трубок – сталь ;

    = 46 Вт/(м*К);

    - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до рідини, Вт/(м²*К);

    Коефіцієнт тепловіддачі визначається залежно від режиму руху цукрового розчину.

    Визначимо критерій Рейнольдса, який характеризує гідродинамічний режим руху розчину, за формулою:

    Re = ; (3.1.11.)

    де dв – діаметр трубок; d = 0,03м.

    Приймаємо швидкість руху цукрового розчину 0,6м/с:

    Re1= =7210

    Оскільки 2320 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
    Категория: Інше | Добавил: DoceNt (23.03.2016)
    Просмотров: 297 | Рейтинг: 0.0/0
    Всего комментариев: 0
    Имя *:
    Email *:
    Код *: