Изоляционный расчет
Цель расчета – определение оптимальной толщины слоя изоляционного материала. По Правилам противопожарной безопасности температура наружной поверхности корпуса не должна превышать значения t2 = 400C. По нормам БЖД температура воздуха в цехе в среднем должна составлять tв=220С.
Толщина слоя тепловой изоляции должна быть такой, чтобы потери тепла, происходящие в результате конвекции и лучеиспускания, были минимальными и не превышали 5% от тепла, поступающего с греющим паром, что соответствует технико-экономическим требованиям, предъявляемым к тепловому оборудованию. Расчеты показывают, что в большинстве случаев теплопотери существенно менее 5% от поступившего тепла.
В качестве изоляционного материала выбираем либо совелит, либо асбозурит или другие материалы, имеющие относительно низкие значения коэффициентов теплопроводности λ2. Наружная поверхность изоляции будет покрашена масляной краской светлых тонов слое толщиной δ3 = 1 мм с λ3 = 0,2333 Вт/м*град.
2.5.1. Критерий Грасгофа
Cn= 
= 
= 256,3*109
где β – коэффициент температурного расширения воздуха
∆t – средний температурный напор между поверхностью изолированного аппарата и воздухом : ∆t= t2 – tв
v= 15.1 * 10-6м2/с кинематический коэффициент вязкости воздуха при tв=220С.
По таблице физических свойств воздуха при tв=220Снаходим Pn=0.722
2.5.2. Если произведение (Gr * Pr) > 1*109 , то имеет место турбулентный режим движения воздуха. Поэтому используем критериальное уравнение Нуссельта вида
Nu=0.154*(299*109)0.33=847,3
2.5.3. Коэффициент теплоотдачи конвекцией:
aк= 
= 
= 4,8 Вт/м2*град
5.5.4. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием (aл) от наружной поверхности выпарного аппарата.
an=C*β= 4,27*1.128= 9,62 Вт/м2*град
5.5.5. Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи:
an=aн+an=4.8 + 4.48 = 9.62 Вт/м2*град
5.5.6. Средняя разность температур греющего пара и воздуха в цехе
=85-22=63 
5.5.7.Удельные потери теплоты в окружающую среду(q)
=9,62*18=173,2
5.5.8.Коэффициент теплоотдачи от пара к воздуху(К)
= 
=2.48Вт/м2*град
5.5.9.Рассчитываем толщину слоя изоляции
=0,098*( 
)=0,024=25м
5.6.Расчёт теплопотерь
5.6.1.Определяем изолированную суммарную боковую поверхность выпарного аппарата(Fбок)
=2*3,14*2*3,5+2*3,14*1,25*1,44+0,5*3,14*3*0,946=12,56+7,85+4,45=24,8
5.6.2.Определяем потери теплоты с изолированной поверхности пастеризатора
=173,2*24,8=429,59
5.6.3.Коэффициент теплоотдачи от неизолированной поверхности
=9,74+0,07*18=11Вт
5.6.4.Определяем потери теплоты с неизолированной поверхности пастеризатора
=11*0,785(1,3752*0,082)*18= 295Вт
5.6.5.Суммарные потери теплоты со всей поверхности теплообменника
=4295,9+295=4590
5.6.6.Относительные потери теплоты составляют
=4590/689,1*103=0,006=0,6
5.7. Расчёт барометрического конденсатора
Конденсатор является необходимым элементом оборудования выпарных установок, особенно работающих под вакуумом. В пищевой промышленности не требуется получения для технических нужд чистого конденсата, поэтому применяют конденсаторы смешения, которые проще и дешевле поверхностных конденсаторов.
Конденсаторы смешения бывают двух типов: мокрые и сухие. В первых смесь охлаждающей воды, конденсата и неконденсирующихся газов отсасывается мокро-воздушным насосом. В сухих конденсаторах воздух отсасывается отдельным вакуум-насосом. Наибольшее распространение имеют сухие конденсаторы.
В зависимости от взаимного направления потоков пара и воды различают конденсаторы противоточные и прямоточные. Первые более рациональны, так как в них получают конденсационную воду более высокой температуры, меньший объём отсасываемых газов с температурой, близкой к начальной температуре охлаждающей воды, что снижает расход мощности на привод вакуум-насоса.
Наибольшее распространение имеют противоточные конденсаторы смешения с барометрической трубы(барометрические конденсаторы).
Тепловой расчёт барометрического конденсатора состоит в определении расхода охлаждающей воды и необходимого числа тарелок для конденсации вторичного пара ,поступающего из выпарного аппарата.
5.7.1.Составляем уравнение теплового баланса и преобразуем его
где 
- средняя теплоемкость воды,неизмененная в широком диапазоне температур( 
=10 - 15°С. 
= 4.19кДж/кг·град.
W·i + 
· 
= 
· 
W·(I - )= · ·( 
5.7.2.Определяем расход охлаждающей воды:
=0,42* 
=2,684с
5.7.3.Внутренний диаметр конденсатора:
= 
=0,384м
5.7.4.Определяем расстояние между каждой парой тарелок в мм:
= 
+50=242
5.7.5.Определяем число полок (тарелок) (n)
= 
=5.2м
5.7.6.Определяем диаметр барометрической трубы:
= 
=0,080мм
5.7.7.Определяем высоту водяного столба(Н1),соответствующую данному разрежению:
= 
=4,1м
5.7.8. Определяем режим движения воды в трубе:
= 
=118518
5.7.9. Коэффициент гидравлического трения для гладких труб:
= 
=0.017
5.7.10. Потери напора в барометрической трубе:
= 
*(2.5+0.017* 
)=0.055м
Принимаем конструктивный запас высоты барометрической трубы (НЗ)
5.7.11. Определяем полную высоту барометрической трубы:
=4,1+0,055+0,5=4,65м
5.7.12. Диаметр штуцера для воды( dв)
=135мм
5.7.13.Диаметр парового штуцера (dп)
=0.544м
5.7.14. Количество воздуха, отсасываемого вакуум-насосом из конденсатора, определяем по эмпирической формуле ( 
)
=0,001*[0.025*(0.69+8,59)+10*0.069]=0.009=0.001кг/с (3,6кг/ч)
5.7.15. Температура отсасываемого воздуха:
=15+4+0,1*(72-15)=24,70С
5.7.16.Абсолютное давление в конденсаторе:
=760-289=471мм.рт.ст=471*133,3=62784Па=6278кг/м2
5.7.17. Парциальное давление пара при температуре воздуха находим по таблице №1 Приложения
5.7.18. Парциальное давление воздуха:
5.7.19. Определяем объемный расход откачиваемого воздуха:
=5,4м3/ч=0,0015м3/с
5.7.20. Диаметр воздушного штуцера:
где w =5-10 м/c – скорость откачки воздуха;
5.7.21. Мощность, потребляемая вакуум-насосом:
где m=1,25 – показатель политропы
=0,75 – механический КПД вакуум-насоса
= 
Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 1103;