ज्ञान बेस मध्ये आपले चांगले काम पाठवा सोपे आहे. खालील फॉर्म वापरा

चांगले कामसाइटवर">

अधिक तीव्र उष्णता हस्तांतरण प्रक्रिया होण्यासाठी, आम्हाला आवश्यक आहे: उष्णता एक्सचेंजर वाढवणे आणि उत्पादन वाहकाच्या वेगाने काम केलेले उष्णता, ज्यामुळे उष्णता हस्तांतरणाच्या पृष्ठभागाच्या जाडीवरील हायड्रोडायनामिक स्तर कमी होतो; उष्णता हस्तांतरण इत्यादीसाठी धुण्यायोग्य पृष्ठभागाच्या क्षेत्राचा सर्वात कार्यक्षम वापर करा.

हीट एक्सचेंजर्सची गणना. उष्मा एक्सचेंजर्स डिझाइन करण्यासाठी, खालील गणना केल्या जातात: थर्मल, स्ट्रक्चरल, हायड्रॉलिक, सामर्थ्य, तांत्रिक आणि आर्थिक - नंतरचे अनेक आवृत्त्यांमध्ये केले जातात. उष्णता एक्सचेंजर डिझाइन करताना, निवडा सर्वोत्तम पर्याय, जे याद्वारे निर्धारित केले जाते: हीट एक्सचेंजरची कार्यक्षमता, वजन, परिमाणे, परिमाण इ.

विद्यार्थी, पदवीधर विद्यार्थी, तरुण शास्त्रज्ञ जे ज्ञानाचा आधार त्यांच्या अभ्यासात आणि कार्यात वापरतात ते तुमचे खूप आभारी असतील.

वर पोस्ट केले http://www.allbest.ru/

हीट एक्सचेंजर गणना

1 . व्याख्यावापरथंड करणेद्रव

कार्याच्या सर्व प्रकारांमध्ये हीट एक्सचेंजरमधील प्रवाहांच्या हालचालीची परस्पर दिशा प्रतिवर्ती असल्याचे गृहीत धरले जाते.

शीतलक प्रवाह दर (किलो/से) उष्णता शिल्लक समीकरणावरून निर्धारित केला जातो : जी आरसी आर (ट आर के- ट आर एच)= जी 1 सी 1 (ट पी एच- पी के)

कुठे जी आर=, kg/s (1)

जेथे C r आणि C p ही अनुक्रमे J/(kg K) उत्पादन आणि समुद्राची उष्णता क्षमता आहे.

द्रवपदार्थांची उष्णता क्षमता सरासरी तापमानाच्या आधारे घेतली जाते. गहाळ मूल्ये इंटरपोलेशनद्वारे निर्धारित केली जातात.

द्रवांचे सरासरी तापमान (C) सूत्रांद्वारे निर्धारित केले जाते:

उत्पादनासाठी t p av =, C (2)

ब्राइन t p av =, C (2 1) साठी

रेफ्रिजरेटरच्या आउटलेटवर कूलंट तापमान t р K चला आश्चर्य करूया!हे लक्षात घेतले पाहिजे की टी पी के वाढल्याने ब्राइनचा वापर कमी होतो; तथापि, सरासरी तापमानातील फरक देखील कमी होतो. तापमान t р K हे प्रारंभिक तापमान t р H पेक्षा 9-16 C ने जास्त घेतले जाते

हीटरच्या आउटलेटवर के मध्ये हीटिंग द्रव टी चे तापमान चला आश्चर्य करूया!

आम्ही k मध्ये तापमान t p k सुरुवातीच्या तापमानापेक्षा 9-16 C ने जास्त घेतो

2. सरासरी तापमान फरकाचे निर्धारण

सरासरी तापमान फरक (C) सामान्यतः तापमान फरकांच्या अत्यंत मूल्यांची लॉगरिदमिक सरासरी म्हणून परिभाषित केला जातो;

शीतलकांच्या निवडलेल्या प्रवाह पद्धतीनुसार माध्यमांमधील सरासरी तापमानातील फरक निश्चित करण्यासाठी, पृष्ठभागावर माध्यमांच्या तापमान बदलांचा आलेख तयार करणे आणि मोठ्या टीबी आणि लहान टीएम तापमान फरकांची गणना करणे आवश्यक आहे:

t b = t p H -t p K, C (4)

t M = t p K -t p H , C (5)

जेथे Dt b, Dt m हीट एक्सचेंजरच्या टोकाला असलेल्या गरम आणि कोल्ड कूलंटमधील तापमानाचा मोठा आणि कमी फरक आहे.

शिवाय, जर Dt b / Dt m?2, तर Dt सरासरी. =(Dt b +Dt m)/2 (6)

3. व्याख्याव्यासपाईप्सउष्णता विनिमयकारआणिka

द्रवांच्या हालचालीसाठी दोन पर्याय गृहीत धरले जातात:

ब्राइन (पाणी) आतील पाईपमधून फिरते आणि उत्पादन इंटरपाइप जागेत आहे.

उत्पादन आतील पाईपमधून फिरते आणि आंतर पाईप जागेत समुद्र (पाणी).

पाईपच्या जागेत द्रव हलवण्याच्या प्रवाहाच्या समीकरणावरून (विभाग S 1), लहान पाईपचा अंतर्गत व्यास (d B, m) निश्चित करा.

d B = 1.13, m किंवा d B = 1.13, m (7)

कंकणाकृती विभागात (S 2) हलणाऱ्या द्रवाच्या प्रवाह दराच्या समीकरणावरून, मोठ्या पाईपचा अंतर्गत व्यास निश्चित करा, m:

D B =, m किंवा D B =, m (8)

जेथे 1, 2, अनुक्रमे, वलय आणि पाईप स्पेसमधील द्रवांच्या हालचालीचा वेग, मर्यादेत स्वीकारला जातो (0.7 - 2 m/s);

p, p - अनुक्रमे, उत्पादनाची घनता (kg/m3) आणि समुद्र (पाणी.

आम्ही शेवटी स्वीकारतो (GOST 9930-78 नुसार पाईप व्यास d n आणि D n, गणना केलेल्या व्यासाच्या सर्वात जवळ. शिफारस केली लागू करा आवरण पाईप्स सह बाह्य व्यास डी n - 57, 76, 89, 108, 133, 159, 219 मिमी

4. व्याख्यागुणांकउष्णता हस्तांतरण

उष्णता हस्तांतरण गुणांक (K, W/(m 2 *K) शीतलकांच्या दूषिततेचा थर्मल प्रतिरोध लक्षात घेऊन निर्धारित केला जातो:

K = (1/ 1 +1/ 2 +R CT) -1, W/ (m 2 * K) (9)

जेथे 1, 2 अनुक्रमे गरम द्रवपदार्थापासून पाईपच्या भिंतीपर्यंत आणि भिंतीपासून गरम द्रवापर्यंत उष्णता हस्तांतरण गुणांक आहेत, W/ (m 2 h);

आर सीटी - पाईप भिंतीचा थर्मल प्रतिकार m 2 / (W * K);

R CT = ST / ST + ZAG / ZAG, (m 2 * K) / W.;

जेथे ST, ZAG - मेटल पाईप भिंतीची जाडी आणि दूषितता, m; (ZAG 0.5-- 1 मिमी घ्या);

CT - पाईप भिंतीचे थर्मल चालकता गुणांक, W/(m*K);

रेफ्रिजरेशन ब्राइनसाठी प्रदूषण ZAG/ZAG च्या थर्मल रेझिस्टन्सचे मूल्य, ज्यामधून प्रदूषण उष्णता विनिमय पृष्ठभागावर जमा केले जाते, ते 0.0002 (m 2 * K)/W च्या बरोबरीने घेतले जाते.

4.1 व्याख्यागुणांकउष्णता हस्तांतरण

उष्णता हस्तांतरण गुणांकांचे मूल्य हायड्रोडायनामिक घटक, त्यांचे भौतिक मापदंड, उष्णता विनिमय पृष्ठभागाच्या भौमितिक परिमाणांवर अवलंबून असते आणि हे नसेल्ट निकष समीकरणातील समानता सिद्धांत वापरून अंमलात आणलेले एक जटिल कार्यात्मक अवलंबन आहे, जे W/ () मध्ये उष्णता विनिमय तीव्रता दर्शवते. मी 2 ता)

Nu = (10), कुठून n, p = (11)

जर दोन्ही शीतलक द्रव आहेत आणि हालचाल सक्तीची असल्यास (उदाहरणार्थ, पंपिंग), नसेल्ट निकष हे रेनॉल्ड्स आणि प्रिडल निकषांचे कार्य आहे: Nu = f (Re; Rr)

या प्रकरणात, दोन्ही वातावरणासाठी रेनॉल्ड्स आणि प्रांडल निकष निर्धारित करणे प्रथम आवश्यक आहे:

पाईप्समधून माध्यमाच्या हालचालीचा वेग कोठे आहे (0.7-2 मी/से मध्ये घेतलेला);

- गुणांक डायनॅमिक व्हिस्कोसिटीद्रव, Pa s.

d-- समतुल्य पाईप व्यास, मी;

च्या साठी अंतर्गत पाईप्स d eq = d बी , मी

च्या साठी फेरी विभाग d eq = डी बी - d एच , मी

l- द्रव (ब्राइन, उत्पादन) च्या थर्मल चालकतेचे गुणांक.

त्यानंतर, द्रव हालचालीच्या स्थापित नियमानुसार, सूत्र वापरून नसेल्ट निकष समीकरण सोडवा:

अ) अशांत ड्रायव्हिंग मोडसाठी (पुन्हा 10000)

Nu = 0.023 Re 0.8 Pr 0.4 = 0.02337219 0.8 13.2 0.4 = 184.7 (13)

b) संक्रमण मोडसाठी (10000>पुन्हा>2300)

Nu = 0.008 Re 0.9 Pr 0.43 = 0.0088881 0.9 6.1 0.43 = 31.945 (13 1)

जर रे मोजताना<10000, необходимо определить новые скорости движения теплоносителей, при которых режим движения будет турбулентным или переходным. Принимают значения критерия Рейнольдса 10000-15000, тогда: щ труб. = (10000-15000)щ/Re, (14)

पाईप स्पीड u चे मूल्य सूत्र (7) मध्ये बदलून, आम्ही अंतर्गत (उष्णता विनिमय) पाईपचा व्यास निर्धारित करतो आणि नंतर, सूत्र (8) वापरून, बाह्य शेल पाईपचा व्यास, आम्ही मूल्ये स्पष्ट करतो. रेनॉल्ड्स निकष.

संबंधित ड्रायव्हिंग मोडसाठी, निकष मूल्य Nu वापरून, आवश्यक उष्णता हस्तांतरण गुणांक, समुद्रासाठी W (m 2 C) आणि उत्पादन सूत्र (11) नुसार निर्धारित केले जाते.

उष्णता एक्सचेंजर गणना द्रव तापमान

5. व्याख्या,पृष्ठभागउष्णता विनिमयआणिमुख्यआकारउष्णताओएक्सचेंजर

उष्णता विनिमय पृष्ठभाग (F, m2) उष्णता हस्तांतरण समीकरणावरून निर्धारित केले जाते आणि समान असते

एफ = ,m 2 (15)

Q = G p C p (t p H -t p K), (W) (16)

जेथे Q हे उत्पादनातून काढलेल्या उष्णतेचे प्रमाण आहे, W;

C 1 -- उत्पादनाची उष्णता क्षमता, J/(kg °C).

शेवटी, हीट एक्सचेंजरची उष्णता विनिमय पृष्ठभाग मालिकेतून निवडली जाते

F = 2.5; ४.०; ६.०; 10; 15; 20; तीस; 40; 50; 80 मी2

उष्णता एक्सचेंजमध्ये गुंतलेली पाईप्सची सक्रिय लांबी (एम).

एल = . मी (१७)

जेथे d P हा डिझाईन व्यास आहे, m;

गणना केलेला व्यास घेतला आहे:

dआर == dIN येथे 1 2 (18)

dआर = 0,5 (dबी + dएच ) येथे 1 2 ;

dआर = dएच येथे 1 2

डिझाइनच्या विचारांवर आधारित, एका घटकाची लांबी निर्दिष्ट केली जाते आणि नंतर घटकांची एकूण संख्या (तुकडे) असेल:

कुठे l el- केसिंग पाईप्सची लांबी TA (1.5; 3.0; 4.5; 6.0; 9.0; 12 मीटर बरोबर गृहीत धरले जाते)

घटकांची एकूण संख्या जाणून घेणे, हायड्रॉलिक गणनेमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या TA लेआउटचे तांत्रिक आकृती काढणे आवश्यक आहे.

6. व्याख्याव्यासपाईप्स

कंकणाकृती विभागासाठी इनलेट आणि आउटलेट पाईप्सचे व्यास (d П, m) सूत्राद्वारे निर्धारित केले जातात:

d pv (S2) = 1,13 , m किंवा d pv (S2) = 1,13 , (20)

आतील पाईपसाठी पाईप्सचा व्यास त्याच्या अंतर्गत व्यासाइतका असतो. d pv( एस 1) =d मध्ये, m.

आम्ही शेवटी GOST 9930-78 नुसार पाईप्सचा बाह्य व्यास (d) स्वीकारतो सोम( एस 1) आणि डी सोम( एस 2) ) ज्यातून डिझाइन केलेल्या सर्वात जवळचे पाईप्स बनवले जातील.

जाणून घ सोम( एस 1) आणि डी सोम( एस 2) आम्ही TA घटकांना जोडण्यासाठी flanges निवडू.

पाइपलाइन आणि कव्हर्स हाऊसिंगशी जोडण्यासाठी, मजबूत-घट्ट कनेक्शन वापरले जातात, ज्यामध्ये दोन फ्लँज आणि त्यांच्यामध्ये सँडविच केलेले गॅस्केट असते.

7. हायड्रॉलिकगणनाउष्णता विनिमयकार

हायड्रॉलिक गणनेचा उद्देश उष्मा एक्सचेंजरच्या हायड्रॉलिक प्रतिरोधनाचे मूल्य निर्धारित करणे आणि पंप इंजिनद्वारे दूध आणि समुद्र हलविण्यासाठी वापरण्यात येणारी शक्ती निर्धारित करणे आहे.

उष्मा एक्सचेंजरमधील हायड्रॉलिक प्रतिरोधाची गणना करण्यासाठी, प्रारंभिक डेटा पूर्वी निर्धारित केला जातो:

विभागातील घटकांची संख्या;

विभागांची संख्या;

गणना दोनदा केली जाते, पाईप आणि आंतर-पाईप जागेसाठी स्वतंत्रपणे.

समीकरण वापरून हीट एक्सचेंजर (पी, पा) मधील एकूण दाब तोटा मोजला जातो

P = P SK + P TR + P MS + P POD, Pa (22)

जेथे R SK हा हीट एक्सचेंजरच्या आउटलेटवर प्रवाह दर तयार करण्यासाठी दाबाचा वापर आहे, (Pa);

P TP - घर्षण प्रतिकारावर मात करण्यासाठी दबाव कमी होणे, (Pa):

P MS - स्थानिक प्रतिकारांवर मात करण्यासाठी दबाव कमी होणे (Pa)

P POW म्हणजे द्रव उचलण्यासाठी आवश्यक असलेला दबाव, (Pa).

7.1 खर्चदबाववरनिर्मितीगतीप्रवाह

आर एसके = , पा (२३)

यंत्रामध्ये द्रव हालचालीचा वेग कुठे आहे, m/s;

- द्रव घनता, kg/m3.

7.2 तोटादबाववरमातशक्तीघर्षणn/m 2

आर टीआर = , पा (24)

कुठे एल-- पाईप्सची एकूण लांबी, m:

d EKV -- समतुल्य व्यास, m;

च्या साठी अंतर्गत पाईप्स d eq = d बी , मी

च्या साठी फेरी विभाग d eq = डी बी - d एच , मी

-- ड्रायव्हिंग मोडवर अवलंबून घर्षण गुणांक (पुन्हा क्रमांक); आणि भिंतींच्या खडबडीच्या डिग्रीवर, खडबडीत (गणनेत, = 0.02--0.03 घ्या).

7.3 स्थानिक प्रतिकारांवर मात करण्यासाठी दबाव कमी होणे (रोटेशन, आकुंचन, विस्तार इ.)

P MS = , Pa (25)

जेथे o स्थानिक प्रतिकार गुणांकांची बेरीज आहे.

o ची गणना करताना, TA लेआउटचा तांत्रिक आकृती वापरणे आवश्यक आहे

7.4 खर्चदबाववरचढणेद्रव

आर अंतर्गत = g एच, पा (26)

जिथे g हा गुरुत्वाकर्षणाचा प्रवेग आहे, m/s 2;

द्रव घनता, kg/m3

H -- द्रव उचलण्याची उंची, मी

h i - एका घटकाची उंची, m (TA रेखांकनानुसार ग्राफिक पद्धतीने निर्धारित)

H चे मूल्य मोजण्यासाठी, आम्ही TA लेआउट आकृती वापरू.

H = (h i * x) + D in + h पी , मी - कंकणाकृती विभागासाठी;

H = (hi * x) + d in, m - आतील पाईपसाठी.

7.5 शक्ती,सेवनइंजिनपंप(एन, kW)

एन = , प (२७)

कुठे - G - द्रव प्रवाह, kg/s;.

पंप केलेल्या द्रवाची घनता, kg/m3

पी - उपकरणातील दाब कमी होणे, N/m 2;

पंप कार्यक्षमता (केंद्रापसारक --0.6--0.7).

Allbest.ru वर पोस्ट केले

...

तत्सम कागदपत्रे

उष्णता हस्तांतरण गुणांकांची निवड आणि उष्णता एक्सचेंजर क्षेत्राची गणना. पाईप आणि इंटर-पाइप स्पेससाठी पॅरामीटर्सचे निर्धारण. वाष्प संक्षेपण आणि कंडेन्सेट थंड होण्यावर परिणाम करणारे घटक. शेल-आणि-ट्यूब हीट एक्सचेंजरची हायड्रॉलिक गणना.

अभ्यासक्रम कार्य, 04/25/2016 जोडले


शेल-आणि-ट्यूब हीट एक्सचेंजरची थर्मल, स्ट्रक्चरल आणि हायड्रॉलिक गणना. उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभागाच्या क्षेत्राचे निर्धारण. स्ट्रक्चरल सामग्रीची निवड आणि ट्यूब शीट ठेवण्याची पद्धत. पाणी उपसताना आवश्यक दाबाने पंप निवडणे.

अभ्यासक्रम कार्य, 01/15/2011 जोडले


क्षैतिज-प्रकार हीटिंग स्टीम-वॉटर हीटर आणि विभागीय वॉटर-वॉटर हीट एक्सचेंजरची थर्मल आणि स्ट्रक्चरल गणना. उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेसाठी निकष समीकरणांची निवड. उष्णता हस्तांतरण आणि उष्णता हस्तांतरण गुणांकांचे निर्धारण.

कोर्स वर्क, 12/15/2010 जोडले


ट्यूबच्या भिंतीच्या आतील पृष्ठभागापासून थंड पाण्यापर्यंत उष्णता हस्तांतरण गुणांक निश्चित करणे. जेव्हा थंड पाणी कंडेन्सरमधून जाते तेव्हा दाब कमी होतो. काढलेल्या स्टीम-एअर मिश्रणाची गणना. कंडेनसरची हायड्रॉलिक आणि थर्मल गणना.

चाचणी, 11/19/2013 जोडले


हीट एक्सचेंजर आकृती. ट्यूब बंडल भूमितीची गणना; गॅस तापमानात घट झाल्याच्या आधारे उष्णता हस्तांतरित केली जाते; पंख कार्यक्षमता; उष्णता हस्तांतरण गुणांक आणि ट्यूब पंख. हायड्रॉलिक प्रतिकाराचे मूल्यांकन. क्रॉस-फ्लो हीट एक्सचेंजरची कार्यक्षमता तपासत आहे.

चाचणी, 12/25/2014 जोडले


बंद-सायकल गॅस टर्बाइन हीट एक्सचेंजरची रचना. शीतलक उपकरणातून जात असताना दबाव कमी होण्याचे निर्धारण. बंद-चक्र ग्राउंड-आधारित गॅस टर्बाइनच्या स्थापनेसाठी काउंटर-फ्लो रिक्युपरेटिव्ह हीट एक्सचेंजरची थर्मल, हायड्रॉलिक गणना.

अभ्यासक्रम कार्य, 11/14/2012 जोडले


वॉटर-एअर हीट एक्सचेंजरच्या उष्णता एक्सचेंजरची रचना. उष्णता इंजिनच्या कूलिंग वॉटर सर्किटच्या आपत्कालीन कूलिंग सिस्टमच्या कूलिंग वॉटर सर्किटच्या कूलिंग सिस्टममध्ये डिव्हाइसचा वापर. फॅन आणि पंप मॉडेल्सची निवड.

अभ्यासक्रम कार्य, 12/15/2013 जोडले


टर्बोशाफ्ट इंजिनच्या थंड ब्लेडच्या थर्मलली तणावग्रस्त स्थितीचा अभ्यास. हीटिंग आणि कूलिंग तापमानाची गणना, ब्लेडच्या बाह्य पृष्ठभागावर आणि चॅनेलमध्ये उष्णता हस्तांतरण गुणांक. ब्लेड पंखांवर कार्य करणार्या शक्ती आणि क्षणांचे निर्धारण.

चाचणी, 02/04/2012 जोडले


कचरा उष्णता वापरण्यासाठी लिथोग्राफी. पुनर्प्राप्ती उष्णता एक्सचेंजरची थर्मल गणना. मूलभूत उपकरणांची निवड: पंखा, पंप. हायड्रॉलिक प्रतिकाराचे मूल्यांकन. सहाय्यक उपकरणांची निवड. इन्स्ट्रुमेंटेशन.

अभ्यासक्रम कार्य, 03/01/2013 जोडले


बाष्पीभवकांच्या उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभागाचे निर्धारण. संपूर्ण संलग्नकांमध्ये उपयुक्त तापमान फरकाची गणना. थर्मल इन्सुलेशन जाडी आणि थंड पाण्याचा प्रवाह निश्चित करणे. बांधकाम साहित्याची निवड. बॅरोमेट्रिक कॅपेसिटरच्या व्यासाची गणना.

हीट एक्सचेंजरची गणना उष्णता शिल्लक मोजताना, विशिष्ट जाणून घेणे आवश्यक आहे

उष्णता क्षमता, एन्थॅल्पी (उष्णता सामग्री), फेजची उष्णता किंवा रासायनिक परिवर्तनांची मूल्ये. विशिष्ट उष्णता- हे 1 किलो पदार्थ 1 डिग्री (J/kg deg) ने गरम (किंवा थंड) करण्यासाठी आवश्यक उष्णतेचे प्रमाण आहे. उष्णता क्षमता शरीराची उष्णता जमा करण्याची क्षमता दर्शवते. उष्णतेची क्षमता तापमानावर अवलंबून असल्याने, दिलेल्या तपमानावर खरी उष्णता क्षमता ओळखली जाते सहआणि विशिष्ट तापमान श्रेणीतील सरासरी उष्णता क्षमता (2.1) जेथे प्र- जेव्हा तापमान वरून बदलते तेव्हा पदार्थाच्या एकक प्रमाणात दिलेली उष्णतेची मात्रा. थर्मल गणनेच्या सराव मध्ये, एक नियम म्हणून, सरासरी उष्णता क्षमता वापरणे आवश्यक आहे. विशिष्ट एन्थाल्पी i(जर सर्व गणना 0 से. पासून केली गेली असेल तर) 0 सेल्सिअस ते दिलेल्या तापमानापर्यंत 1 किलो पदार्थ गरम करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या उष्णतेच्या प्रमाणानुसार निर्धारित केले जाते, एन्थाल्पी iतांत्रिक प्रणाली kcal/kg मध्ये J/kg मध्ये मोजले जाते. (2.2) विशिष्ट फेज किंवा रासायनिक परिवर्तनाची उष्णता r- हे उष्णतेचे प्रमाण आहे जे एकत्रीकरणाची स्थिती बदलते किंवा पदार्थाच्या एकक वस्तुमानाचे रासायनिक परिवर्तन होते तेव्हा सोडले जाते (किंवा शोषले जाते). हे J/kg, आणि तांत्रिक प्रणाली kcal/kg मध्ये मोजले जाते. उष्णता शिल्लक काढण्याची "अंतर्गत" पद्धत(उष्णता क्षमता मूल्ये वापरून). सतत कार्यरत हीट एक्सचेंजरमध्ये

तांदूळ. २.१

(चित्र 2.1) उष्णता हस्तांतरण विभाजनाद्वारे विभक्त केलेल्या दोन द्रवांमध्ये उष्णता विनिमय होते. जर उष्मा विनिमय प्रक्रियेदरम्यान फेज किंवा रासायनिक परिवर्तनाच्या परिणामी उष्णतेचे कोणतेही अतिरिक्त प्रकाशन किंवा शोषण होत नसेल आणि वातावरणास उष्णतेचे कोणतेही नुकसान होत नसेल, तर उष्णतेचे प्रमाण प्रति युनिट वेळेत पहिल्या माध्यमापासून दुसऱ्यापर्यंत हलते - उष्णता प्रवाह, किंवा उष्णता भार - समान आहे: ( 2.3) जर उष्णता विनिमय प्रक्रिया पहिल्या माध्यमात, टप्प्यात किंवा रासायनिक परिवर्तनामध्ये (द्रवांचे बाष्पीभवन, वाफेचे संक्षेपण, वितळणे, रासायनिक अभिक्रिया इ.) होत असेल तर उष्णता समतोल समीकरणाचे खालील स्वरूप आहे: (2.4) उष्णता शिल्लक संकलित करण्याची "बाह्य" पद्धत(विशिष्ट एन्थॅल्पी मूल्ये वापरून). उष्णतेचा समतोल या वस्तुस्थितीवर आधारित आहे की येणाऱ्या माध्यमांसह 1 तासात यंत्रामध्ये प्रवेश करणाऱ्या उष्णतेचे Q1 प्रमाण त्याच वेळी माध्यमांसह उपकरण सोडणाऱ्या उष्णतेच्या प्रमाणाएवढे आहे, (2.5) चे एन्थाल्पी कुठे आहेत त्याच्यामधून अनुक्रमे उपकरणात प्रवेश करणारे आणि बाहेर पडणारे पदार्थ. उष्णता संतुलन संकलित करण्याच्या अंतर्गत पद्धतीच्या विपरीत, जे उपकरणामध्येच उष्णता-विनिमय माध्यमांमधील उष्णतेचे पुनर्वितरण विचारात घेते, या पद्धतीमध्ये उष्णता संतुलन बाह्य निर्देशकांनुसार संकलित केले जाते: उपकरणापूर्वी आणि उपकरणानंतर. समीकरण (2.5) वरून आपण एन्थॅल्पी फरक (2.6) उष्णता एक्सचेंजरमध्ये फेज किंवा रासायनिक परिवर्तनांच्या उपस्थितीत, एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात हस्तांतरित केलेल्या उष्णतेचे प्रमाण, (2.7) उपकरणाच्या आउटलेट तापमानात ट्रान्सफॉर्मेशन उत्पादनांची एन्थाल्पी कुठे आहे. उष्णता हस्तांतरणाची गतीशास्त्र.उष्णता हस्तांतरणाचे तीन प्रकार आहेत: थर्मल चालकता, संवहन आणि विकिरण. थर्मल चालकता द्वारे उष्णता हस्तांतरण.औष्णिक चालकता ही उष्णता हस्तांतरणाच्या दिशेच्या सापेक्ष वस्तुमान हालचालींशिवाय माध्यमात थर्मल उर्जेचे हस्तांतरण म्हणून समजली जाते. येथे, अणू आणि रेणूंच्या त्यांच्या सरासरी स्थितीभोवती लवचिक कंपनांची ऊर्जा म्हणून उष्णता हस्तांतरित केली जाते. ही ऊर्जा त्याच्या कमी होण्याच्या दिशेने शेजारच्या अणू आणि रेणूंकडे जाते, म्हणजे. तापमानात घट. फोरियरचा कायदा.थर्मल चालकतेद्वारे उष्णता हस्तांतरणाचे वर्णन फूरियरच्या कायद्याद्वारे केले जाते, त्यानुसार कालांतराने पृष्ठभागावरून उष्णतेचे प्रमाण dF, उष्णता हस्तांतरणाच्या दिशेने सामान्य, समान आहे: (2.8) समानुपातिकता गुणांक कोठे आहे, ज्याला थर्मल चालकता गुणांक किंवा थर्मल चालकता म्हणतात; - तापमान ग्रेडियंट, म्हणजे उष्णता हस्तांतरणाच्या दिशेने प्रति युनिट लांबी तापमानात बदल. थर्मल चालकता गुणांक.हे उष्णता हस्तांतरण दर निर्धारित करते, म्हणजे. शरीराच्या एका युनिट पृष्ठभागावरून प्रति युनिट वेळेत उत्तीर्ण होणाऱ्या उष्णतेचे प्रमाण उष्णता हस्तांतरणाच्या दिशेने तिची लांबी एकतेइतकी असते आणि तापमानाचा फरक 1 अंश असतो. धातूंना सर्वात जास्त महत्त्व आहे - अनेक दहा ते अनेक शंभर W/(m deg). घन - धातू नाही - थर्मल चालकता गुणांक लक्षणीयपणे कमी आहेत. द्रवांची थर्मल चालकता बहुतेक घन पदार्थांच्या थर्मल चालकतेपेक्षा कमी असते. त्यांच्यासाठी ते दहावीच्या आत चढ-उतार होते W/(m deg). थर्मल चालकता गुणांक आणखी कमी आहेत. भिंतीद्वारे थर्मल वहन करून उष्णता हस्तांतरण.एका सपाट भिंतीतून 1 तासात हस्तांतरित होणाऱ्या उष्णतेचे प्रमाण फूरियर समीकरण वापरून मोजले जाऊ शकते जसे की असीम जाडीच्या विमानातून उष्णतेचे प्रमाण dxभिंतीच्या आत: (२.९) भिंतीच्या संपूर्ण जाडीवर तापमानात होणारा बदल एकत्रित करून, आम्ही प्राप्त करतो (२.१०) अविभाज्य अभिव्यक्तीवरून हे स्पष्ट होते की तापमान टएका सपाट भिंतीच्या आत ते सरळ रेषेच्या नियमानुसार उष्णता हस्तांतरणाच्या दिशेने भिंतीच्या जाडीच्या बाजूने येते.

ट अंजीर 2.2

संवहन द्वारे उष्णता हस्तांतरण. संवहन उष्णता हस्तांतरण- हे उष्णता हस्तांतरणाच्या दिशेने त्यांच्या परस्पर हालचालींद्वारे माध्यमाच्या खंडांद्वारे उष्णतेचे हस्तांतरण आहे. उष्णतेचे माध्यमापासून भिंतीकडे किंवा भिंतीपासून माध्यमाकडे होणाऱ्या उष्णतेचे हस्तांतरण म्हणतात. उष्णता हस्तांतरणाचे प्रमाण न्यूटनच्या नियमानुसार निर्धारित केले जाते: (2.11) उष्णता हस्तांतरण गुणांक कोठे आहे. माध्यमाच्या अशांत हालचाली दरम्यान उष्णता हस्तांतरण गुणांक.अशांत गती आणि तापमान असलेले एक माध्यम t1प्रवाहाच्या मुख्य गाभ्यामध्ये, तापमानासह भिंतीच्या बाजूने वाहताना त्याची उष्णता त्यात हस्तांतरित होते (चित्र 2.2). भिंतीजवळ नेहमी एक पातळ सीमा थर असतो जेथे लॅमिनार प्रवाह होतो. उष्णता हस्तांतरणाचा मुख्य प्रतिकार या लॅमिनार लेयरमध्ये केंद्रित आहे. फूरियरच्या नियमानुसार: (2.12) समीकरणे (2.11) आणि (2.12) यांची तुलना करताना, आपण पाहतो की (2.13) प्रमाणाला कमी झालेल्या थराची जाडी म्हणतात. मूल्य खालील मुख्य घटकांवर अवलंबून असते: 1) द्रवाचे भौतिक गुणधर्म: थर्मल चालकता, उष्णता क्षमता, चिकटपणा, घनता 2) उष्णता प्राप्त करणारी (किंवा उष्णता सोडणारी) पृष्ठभाग द्रव किंवा वायूने ​​धुण्यासाठी हायड्रॉलिक परिस्थिती: वेग आणि या पृष्ठभागाच्या सापेक्ष द्रवाची दिशा 3) अवकाशीय परिस्थिती प्रवाह मर्यादित करते: व्यास, लांबी, आकार आणि पृष्ठभाग खडबडीत. अशा प्रकारे, उष्णता हस्तांतरण गुणांक हे अनेक प्रमाणांचे कार्य आहे: . सरळ, गुळगुळीत आणि लांब पाईप्समधील अशांत प्रवाहादरम्यान उष्णता हस्तांतरणाचे वैशिष्ट्य दर्शविणाऱ्या समानता निकषांमधील कार्यात्मक संबंध आयामी विश्लेषणाच्या पद्धतीद्वारे प्राप्त केले गेले. (2.14) किंवा थोडक्यात (2.15) जेथे A, a आणि e काही संख्यात्मक परिमाण आहेत. डायमेंशनलेस कॉम्प्लेक्सची नावे आहेत: - नसेल्ट निकष, ज्यामध्ये उष्णता हस्तांतरण गुणांकाचे इच्छित मूल्य समाविष्ट आहे (उष्णता हस्तांतरण समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी समानता सिद्धांत लागू करणारा नुसेल्ट हा पहिला होता); - रेनॉल्ड्स निकष, जो प्रवाहाची हायड्रॉलिक वैशिष्ट्ये निर्धारित करतो: - प्रांडटल निकष, जो माध्यमाचे भौतिक गुणधर्म दर्शवतो. A, a आणि e चे निर्धारण प्रायोगिक अभ्यासाच्या आधारे केले जाते. उष्णता हस्तांतरण गुणांक.रासायनिक तंत्रज्ञानातील सर्वात सामान्य घटना म्हणजे उष्णतेचे एका द्रवपदार्थापासून दुसर्या द्रवपदार्थात त्यांचे विभक्त करणार्या भिंतीद्वारे हस्तांतरण. एका माध्यमातून दुस-या माध्यमात उष्णतेच्या हस्तांतरणामध्ये तीन अवस्था असतात आणि स्थिर प्रक्रियेसाठी उष्णता हस्तांतरणाच्या दिशेने उष्णता प्रवाह स्थिर राहतो. पहिल्या माध्यमापासून भिंतीकडे (2.16) उष्णतेचा प्रवाह भिंतीतून (2.17) भिंतीपासून दुसऱ्या माध्यमापर्यंत (2.18) समीकरणांचे संयुक्त समाधान (2.16, 2.17, 2.18) देते: (2.19) समीकरणात (2.19) प्रमाण (2.20) म्हणतात उष्णता हस्तांतरण गुणांक. एसआय प्रणालीमध्ये त्याचे परिमाण आहे. सरासरी तापमान फरक.प्रति युनिट वेळ क्यू थर्मल बॅलन्सद्वारे निर्दिष्ट केलेल्या उष्णतेचे प्रमाण हस्तांतरित करण्यासाठी आवश्यक उष्णता विनिमय पृष्ठभाग F ची गणना करण्याचा आधार म्हणजे समीकरण (2.19). बहुसंख्य प्रकरणांमध्ये, उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेदरम्यान माध्यमांचे तापमान उष्णता विनिमयाच्या परिणामी बदलेल आणि परिणामी, उष्णता विनिमय पृष्ठभागासह तापमानातील फरक देखील बदलेल. म्हणून, उपकरणाच्या लांबीसह सरासरी तापमानातील फरक मोजला जातो, परंतु हा बदल रेखीय नसल्यामुळे, मी लॉगरिदमिक तापमान फरकाची गणना करतो. ; (2.21) हे गणितीय गणनेद्वारे सिद्ध झाले आहे. काउंटरफ्लोसह, माध्यमांच्या प्रारंभिक आणि अंतिम तापमानाच्या समान परिस्थितीत समान प्रमाणात उष्णता हस्तांतरित करण्यासाठी फॉरवर्ड फ्लोपेक्षा लहान उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभाग नेहमी आवश्यक असतो. मिक्सिंग करंटच्या बाबतीत, हीट एक्सचेंजरच्या एका पॅसेजमध्ये मध्यम उलट्या दिशेने फिरते आणि दुसऱ्या दिशेने फॉरवर्ड फ्लोसह. या प्रकरणांमध्ये, सरासरी तापमान फरक संबंध (2.22) वरून निर्धारित केला जातो जेथे काउंटरफ्लो दरम्यान सरासरी लॉगरिदमिक तापमान फरक आहे; - सुधारणा घटक, जो नेहमी एकतेपेक्षा कमी असतो. शेल आणि ट्यूब हीट एक्सचेंजर्स. उपकरणाच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूममध्ये मोठ्या उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभागाच्या कॉम्पॅक्ट प्लेसमेंटमुळे शेल-आणि-ट्यूब हीट एक्सचेंजर हे सर्वात सामान्य साधन आहे. त्यातील उष्णता विनिमय पृष्ठभाग समांतर नळ्यांच्या बंडलद्वारे तयार होतो, ज्याचे टोक दोन ट्यूब शीटमध्ये (ग्रिड) निश्चित केले जातात. नळ्या एका दंडगोलाकार आच्छादनात जोडलेल्या असतात आणि नळीच्या शीटला जोडलेल्या असतात किंवा त्यांना फ्लँजने जोडलेल्या असतात. डिस्ट्रिब्युशन हेड्स (तळाशी) ट्यूब शीटला बोल्ट केले जातात, ज्यामुळे ते काढून टाकणे आणि नळ्या साफ करणे सोपे होते किंवा आवश्यक असल्यास, त्यांना नवीनसह बदला. उपकरणामध्ये उष्णता विनिमय माध्यम पुरवण्यासाठी आणि काढून टाकण्यासाठी फिटिंग्ज आहेत. माध्यमांचे मिश्रण टाळण्यासाठी, सील वापरून थर्मल ताण टाळण्यासाठी बहुतेक वेळा फ्लेअरिंग, वेल्डिंग किंवा कमी सामान्यपणे नळ्या चाळणीत सुरक्षित केल्या जातात. काउंटरकरंट तत्त्व वापरून उष्णता विनिमय प्रक्रिया पार पाडण्याचे फायदे, जे सहसा शेल-आणि-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्समध्ये चालते. या प्रकरणात, थंड केलेले माध्यम वरपासून खालपर्यंत निर्देशित केले जाऊ शकते आणि गरम केलेले माध्यम त्या दिशेने किंवा त्याउलट. इंटर-ट्यूब स्पेसमध्ये कोणते माध्यम निर्देशित करायचे आणि कोणत्या ट्यूबमध्ये जायचे याची निवड अनेक अटींची तुलना करून ठरवली जाते: n सर्वात कमी मूल्य असलेले माध्यम त्याच्या हालचालीचा वेग वाढवण्यासाठी ट्यूबमध्ये निर्देशित केले जावे आणि म्हणून त्याचे उष्णता हस्तांतरण गुणांक वाढवा; n ट्यूबच्या आतील पृष्ठभाग दूषित पदार्थांपासून स्वच्छ करणे सोपे आहे, म्हणून उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभाग दूषित करू शकणारे शीतलक ट्यूबमध्ये निर्देशित केले पाहिजे; n उच्च-दाबाच्या माध्यमाला ट्यूबमध्ये निर्देशित करण्याचा सल्ला दिला जातो, ज्याच्या फाटण्याचा धोका केसिंगच्या तुलनेत कमी असतो; n वातावरणातील उष्णतेचे नुकसान कमी करण्यासाठी ट्यूबमध्ये खूप जास्त किंवा त्याउलट कमी तापमान असलेल्या माध्यमाचा पुरवठा करणे चांगले आहे. शेल-आणि-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्सचे ऑपरेशन लहान-व्यास पाईप्स वापरून तीव्र केले जाऊ शकते. हे लक्षात घेतले पाहिजे की पाईप्सचा व्यास जसजसा कमी होतो तसतसे हीट एक्सचेंजरचा हायड्रॉलिक प्रतिरोध वाढतो. उच्च गती सुनिश्चित करण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे मल्टी-पास हीट एक्सचेंजर्स स्थापित करणे. पाईपच्या जागेत स्ट्रोकची संख्या 8 - 12 पर्यंत पोहोचू शकते. या प्रकरणात, काउंटरफ्लो तत्त्व राखणे अनेकदा अशक्य आहे. मिश्रित प्रवाहाची उपस्थिती उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेची प्रेरक शक्ती काही प्रमाणात कमी करेल, ज्यामुळे ऑपरेटिंग कार्यक्षमता कमी होईल. विभाजनांच्या मदतीने, कमी उष्णता हस्तांतरण गुणांक असलेल्या माध्यमाच्या हालचालीचा वेग वाढतो. हे लक्षात घेतले पाहिजे की लांब, विशेषत: मल्टी-पास, हीट एक्सचेंजर्समध्ये, इनकमिंग माध्यमाचे उपकरणामध्ये असलेल्या संपूर्ण प्रमाणासह मिश्रण कमी केले जाते आणि यामुळे सरासरी तापमान फरकामध्ये संभाव्य अतिरिक्त घट होण्यास प्रतिबंध होतो. शेल-आणि-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्समध्ये, जेव्हा माध्यमांमध्ये तापमानाचा मोठा फरक असतो, तेव्हा महत्त्वपूर्ण थर्मल तणाव उद्भवतात, विशेषत: डिव्हाइस सुरू करताना किंवा थांबवण्याच्या वेळी, वेगवेगळ्या नलिका आणि केसिंगच्या वेगवेगळ्या वाढीमुळे उद्भवतात. तापमान अशा तणावाची घटना टाळण्यासाठी, खालील उपाय वापरले जातात: 1. उपकरण गृहात लेन्स कॉम्प्रेसरची स्थापना. 2. हीट एक्सचेंजरमध्ये फक्त एक ट्यूब शीटची स्थापना, ज्यामध्ये यू-आकाराच्या नळ्या निश्चित केल्या जातात. 3. "फ्लोटिंग हेड" सह हीट एक्सचेंजर्सची रचना. 4. सील वापरून ट्यूब शीटपैकी एकामध्ये ट्यूब सुरक्षित करणे. 5. ट्यूब शीट आणि केसिंग दरम्यान स्टफिंग बॉक्स कनेक्शन. "पाईप इन पाईप" प्रकारचे हीट एक्सचेंजर्स.या प्रकारचे हीट एक्सचेंजर्स पाईप्समधून एकत्र केले जातात, ज्यापैकी प्रत्येक किंचित मोठ्या व्यासाच्या पाईपने वेढलेला असतो. एक माध्यम आतील पाईपमधून वाहते, दुसरे कंकणाकृती चॅनेलद्वारे. अंतर्गत पाईप्स "रोल" सह मालिकेत जोडलेले आहेत आणि बाह्य - शाखा पाईप्ससह. आवश्यक असल्यास, केवळ शृंखलामध्येच नव्हे तर संग्राहकांचा वापर करून अशा विभागांच्या समांतर आणि एकत्रित कनेक्शनमध्ये मोठ्या उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभाग प्राप्त करणे शक्य आहे. "पाइप-इन-पाइप" प्रकारच्या उष्मा एक्सचेंजरमध्ये, दोन्ही उष्णता विनिमय माध्यमांसाठी पाईप व्यासांची योग्य निवड करून, कोणतीही गती नियुक्त केली जाऊ शकते आणि म्हणूनच उच्च मूल्ये मिळवता येतात. अशा उष्मा एक्सचेंजर्सचा तोटा म्हणजे उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभागाच्या प्रति युनिट धातूचा उच्च वापर हा उष्णता एक्सचेंजसाठी निरुपयोगी असलेल्या बाह्य पाईप्सच्या खर्चामुळे होतो, ज्यामुळे डिव्हाइसच्या किंमतीत लक्षणीय वाढ होते. जर बाह्य पाईप्स सामान्य कार्बन स्टीलचे बनलेले असतील आणि अंतर्गत पाईप्स आक्रमक वातावरणात महागड्या सामग्रीचे बनलेले असतील तर हा गैरसोय कमी लक्षात येतो. "पाइप-इन-पाइप" प्रकारचे हीट एक्सचेंजर्स विशेषतः मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात जेव्हा माध्यमांना उच्च दाब (दहापट आणि शेकडो वातावरण) पुरवले जाते. कंडेन्सिंग स्टीममधून उष्णता हस्तांतरण.रासायनिक उद्योगातील सर्वात सामान्यपणे वापरल्या जाणाऱ्या गरम पद्धतींपैकी एक म्हणजे कंडेन्सिंग स्टीम हीटिंग. अशा हीटिंगचे फायदे खालीलप्रमाणे आहेत: 1. कंडेन्सेशनच्या उष्णतेमुळे स्टीममध्ये जास्त उष्णता असते. 2. टर्बाइन नंतर कुचल स्टीम वापरणे शक्य आहे, ज्याने अद्याप संक्षेपणाची उष्णता गमावली नाही. 3. कंडेन्सिंग स्टीम पासून उष्णता हस्तांतरण गुणांक मोठा आहे. 4. कंडेन्सिंग स्टीम एकसमान आणि अचूक गरम करणे सुनिश्चित करते, दाब बदलून सहजपणे समायोजित करता येते. कंडेन्सिंग स्टीम पासून उष्णता हस्तांतरण गुणांक.उष्णता प्राप्त करणाऱ्या भिंतीवर स्टीम कंडेन्सेशनसाठी दोन यंत्रणा आहेत: चित्रपटओल्या पृष्ठभागावर आणि ठिबककंडेन्सेटने ओले न केलेल्या भिंतीवर. लॅमिनर मोडमध्ये, उष्णता हस्तांतरण गुणांक गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली वाहणाऱ्या कंडेन्सेटच्या जाड होण्याच्या फिल्मद्वारे निर्धारित केले जाऊ शकते; जेव्हा उभ्या पाईप्सच्या पृष्ठभागावर स्टीम कंडेन्स होते (2.23) तेव्हा स्टीम आणि भिंतीच्या कंडेन्सेशन तापमानात फरक कुठे असतो; आर- संक्षेपण उष्णता, J/kg; - कंडेन्सेटच्या थर्मल चालकतेचे गुणांक, ; - घनता घनता, ; - कंडेन्सेट व्हिस्कोसिटी, ; एच- उभ्या पाईप किंवा भिंतीची उंची, मी. समीकरण (2.23) घटनेचे भौतिक सार दर्शविते. या समीकरणाची गणना करताना, कंडेन्सेट फिल्मची लहरीसारखी गती विचारात न घेतल्याने, कमी लेखलेला परिणाम प्राप्त होतो. प्रायोगिक डेटा दर्शवितो की समीकरण (2.24) अधिक अचूक परिणाम देते तसेच, उष्णता हस्तांतरण गुणांकाचे मूल्य खालील घटकांद्वारे वेगवेगळ्या प्रमाणात प्रभावित होते: n मूल्यांमध्ये बदल आणि एच(चित्रपट प्रवाहाची अशांत व्यवस्था); n वाफेच्या हालचालीचा वेग आणि त्याची दिशा बदलणे; n उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभागाच्या स्थानामध्ये बदल (क्षैतिज व्यवस्थेसह, उष्णता हस्तांतरणाची परिस्थिती बिघडते); n पृष्ठभागाच्या स्थितीत बदल आणि संक्षेपणाचे स्वरूप; स्टीम ओव्हरहाटिंगचा प्रभाव; कंडेन्सिंग वायूंच्या अशुद्धतेचा प्रभाव. 3.साहित्य आणि थर्मल गणना ३.१. एक सामान्य भाग. 1. उष्णतेचा वापर आणि पाण्याचा वापर निश्चित करा. गरम शीतलक (बेंझिन + टोल्युइन) साठी निर्देशांक “1” घेऊ, थंड शीतलक (पाणी) साठी “2” निर्देशांक घेऊ. चला प्रथम पाण्याचे सरासरी तापमान शोधू: t2 = 0.5 (10 + 25) = 17.5 C; बेंझिन-टोल्युइन मिश्रणाचे सरासरी तापमान: = 31 + 17.5 = 48.5 C; (3.1) कोठे कूलंट प्रवाह +80.5 25 सेल्सिअससह सरासरी तापमान फरक 31 सी आहे; +25 10 से; ; = 31 सी; (3.2) उष्णतेचे नुकसान विचारात न घेता, उष्णतेचा वापर: प; (3.3) पाण्याचा वापर (3.3) वापराद्वारे व्यक्त केल्याप्रमाणे आहे: kg/s; (3.4) जेथे =1927 J/(kg K) आणि =4190 J/(kg K) हे मिश्रण आणि पाण्याची त्यांच्या सरासरी तापमानात विशिष्ट उष्णता क्षमता आहे = 48.5 C आणि = 17.5 C. मिश्रण आणि पाण्याचे व्हॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर: (3.5) (3.6) कुठे आणि - शुद्ध बेंझिनसाठी मिश्रणाची घनता घेतली जाते, कारण टोल्यूइनचे प्रमाण जास्त नसते आणि घनतेतील बदल फारच क्षुल्लक आणि पाण्याचा असतो. ३.२. उष्मा एक्सचेंजर्ससाठी पर्यायांची रूपरेषा देऊ. हे करण्यासाठी, Kor = 500 असे गृहीत धरून, उष्णता विनिमय पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळाचे अंदाजे मूल्य निर्धारित करूया, म्हणजे, ते पाण्याच्या द्रवातून द्रवापर्यंत उष्णता हस्तांतरणासारखेच घेऊ: ; (3.7) मूल्य = 23 वरून असे दिसते की डिझाइन केलेले हीट एक्सचेंजर अनेक-चालणारे असू शकते. म्हणून, गणना योग्य होण्यासाठी, मल्टी-पास हीट एक्सचेंजर्ससाठी दुरुस्ती करणे आवश्यक आहे. शीतलकांच्या प्रतिवर्ती हालचाल असलेल्या उपकरणांमध्ये, इतर सर्व गोष्टी समान असल्याने, फॉरवर्ड फ्लोच्या बाबतीत जास्त आहे. शीतलकांच्या जटिल परस्पर हालचालींसह, ते मध्यवर्ती मूल्ये घेते, जी काउंटरफ्लोसाठी सरासरी लॉगरिदमिक तापमान फरकामध्ये सुधारणा करून विचारात घेतली जाते. ; (3.8) कुठे; ; ; ; ; ; ; ; सूत्र वापरून गुणांक काढू (3.8); = क; (3.9) तीव्र उष्णता हस्तांतरण सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शीतलकांच्या अशांत प्रवाहासह डिव्हाइस निवडण्याचा प्रयत्न करू. आम्ही बेंझिन-टोल्युइन मिश्रण पाईपच्या जागेत निर्देशित करू, कारण हे एक सक्रिय माध्यम आहे आणि पाणी इंटर-ट्यूब स्पेसमध्ये आहे. GOST 15120-79 नुसार रेफ्रिजरेटर्सच्या Æ25*2 मिमी हीट एक्सचेंज पाईप्समध्ये, मिश्रणाचा प्रवाह दर Re 2 > 10000 (3.10) पेक्षा जास्त असावा जेथे मिश्रणाची चिकटपणा 48.5 C आहे; . हा मोड प्रदान करणाऱ्या पाईप्सची संख्या असावी: ; (3.11) i.e. पाईप्सची संख्या n< 44,9 на один ход. Выберем варианты теплообменников : 1. Теплообменник «кожухотрубный» D = 600; d = 25*2; z=6; n/z = 32,7; SВ.П. = 0,037 ; F = 61 ; L = 4 м; SВ.П. = 0,011 . 2. Теплообменник «кожухотрубный» D = 600; d = 25*2; z=4; n/z = 51,5; SВ.П. = 0,04 ; F = 65 ; L = 4 м; SВ.П. = 0,018 . पर्याय 1.“शेल आणि ट्यूब” हीट एक्सचेंजर (GOST 15120-79) 1.1 अशांत मोड सुनिश्चित करण्यासाठी पाईप्समधील प्रवाह दर 1.2 पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे, चला उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेचा एक आकृती काढू (चित्र 3.1). अ) पाईपच्या जागेत. बेंझिन-टोल्युइन मिश्रणासाठी रेनॉल्ड्स आणि प्रँडटल निकष ठरवू या.

बेंझिन-टोल्युइन पाणी तांदूळ. ३.१(पहिल्या गणना पर्यायासाठी)

; (३.१२); ; (३.१३); जेथे =0.14 W/(m K) हा बेंझिन-टोल्युइन मिश्रणाचा थर्मल चालकता गुणांक आहे. मिश्रणाच्या अशांत प्रवाहासाठी नसेल्ट निकषाची गणना करूया: ; (3.14) जिथे आपण 1 च्या बरोबरीने घेतो आणि पुढील दुरूस्तीसह संबंध =1 घेतो. भिंतीवर बेंझिन-टोल्यूइन मिश्रणाचे उष्णता हस्तांतरण गुणांक: ; (3.15) ब) इंटरपाइप स्पेस. चला पाण्यासाठी उष्णता हस्तांतरण गुणांक मोजू. इंटरपाइप स्पेसमध्ये पाण्याचा वेग. ; (३.१६) पाण्यासाठी रेनॉल्ड्स निकष: ; (3.17) जेथे =0.0011 Pa s, = 998 +17.5 C तापमानात; +17.5 C: ; (3.18) जेथे =0.59 W/(m K) हा पाण्याचा थर्मल चालकता गुणांक आहे. उष्णता हस्तांतरण गुणांक मोजण्यासाठी सूत्र निवडण्यासाठी, GrPr चे मूल्य Re येथे काढू.< 10000. ; (3.19) где - плотность воды при 17,5 С ; ; и - плотности воды при 10 и 25 С; =0,0011 Па с - динамический коэффициент вязкости воды при 17,5 С. ; Для вертикального расположения труб примем выражение ; (3.20) примем значение = 1 с дальнейшей поправкой где и вязкость воды при 17,5 С и температуре стенки соответственно по формуле (3.20). ; Коэффициент теплоотдачи для воды: ; (3.21) Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений : ; (3.22) ; Коэффициент теплопередачи: ; (3.23) Поверхностная плотность потока: ; (3.24) 1.3 Определим ориентировочно значения и , исходя из того, что ; (3.25) где сумма . Найдем: С; (3.26) С; (3.27) С; (3.28) Проверка: сумма ; 12,3 + 4,3 + 8,5 = 25,1 С; Отсюда С; (3.29) С; (3.30) Введем поправку в коэффициенты теплоотдачи, определив .Критерий Прандтля для смеси бензол-толуол при С; ; (3.31) где ; ; . Коэффициент теплоотдачи для смеси: (3.32) Коэффициент теплоотдачи для воды: (3.33) где ; Исправленные значения К, q, и (3.23): ; ; (3.34) С; (3.35) С; (3.36) (3.37) (3.38) Дальнейшее уточнение , и других величин не требуется, так как расхождение между крайними значениями не превышает 5%. 1.4. Расчетная площадь поверхности теплопередачи: ; (3.39) запас पर्याय २.शेल आणि ट्यूब हीट एक्सचेंजर (GOST 15120-79) 2.1. अशांत परिस्थिती सुनिश्चित करण्यासाठी पाईप्समधील प्रवाहाचा वेग 2.2 पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे. चला उष्णता हस्तांतरण प्रक्रियेचा एक आकृती काढूया (चित्र 3.2). अ) पाईपच्या जागेत. बेंझिन-टोल्युइन मिश्रणासाठी रेनॉल्ड्स आणि प्रँडटल निकष ठरवू या. चला सूत्र वापरून रेनॉल्ड्सची गणना करूया (3.12)

बेंझिन-टोल्युइन पाणी तांदूळ. ३.२(दुसऱ्या गणना पर्यायासाठी)

; Prandtl निकष (3.13). ; जेथे =0.14 W/(m K) हा बेंझिन-टोल्युइन मिश्रणाचा थर्मल चालकता गुणांक आहे. उष्णता हस्तांतरण गुणांक मोजण्यासाठी सूत्र निवडण्यासाठी, GrPr चे मूल्य Re येथे काढू.< 10000. где - плотность воды при 48,5 С ; ; и - плотности смеси при 25 и 80,5 С; =0,00045 Па с - динамический коэффициент вязкости смеси при 48,5 С. ; Для вертикального расположения труб примем выражение примем значение = 1 с дальнейшей поправкой где и вязкость смеси бензол-толуол при 48,5 С и температуре стенки соответственно. Рассчитаем по формуле (3.20). ; Коэффициент теплоотдачи для смеси бензол-толуол (3.15): ; б) Межтрубное пространство. Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для воды. Скорость воды в межтрубном пространстве (3.16). ; Критерий Рейнольдса для воды (3.17): ; где =0,0011 Па с , = 998 при температуре +17,5 С; Критерий Прандтля для воды при +17,5 С (3.18): ; где =0,59 Вт/(м К) - коэффициент теплопроводности воды . Для выбора формулы расчета коэффициента теплоотдачи рассчитаем значение GrPr при Re < 10000 (3.19). ; где - плотность воды при 17,5 С ; ; и - плотности воды при 10 и 25 С; =0,0011 Па с - динамический коэффициент вязкости воды при 17,5 С. ; Для вертикального расположения труб примем выражение примем значение = 1 с дальнейшей поправкой где и вязкость воды при 17,5 С и температуре стенки соответственно (3.20). ; Коэффициент теплоотдачи для воды (3.21): ; Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений (3.22): ; Коэффициент теплопередачи (3.23): ; Поверхностная плотность потока (3.24): ; 2.3. Определим ориентировочно значения и , исходя из формулы (3.25). Найдем: С; (3.26) С; (3.27) С; (3.28) Проверка: сумма ; 13,9 + 3,6 + 7,6 = 25,1 С; Отсюда С; (3.29) С; (3.30) Введем поправку в коэффициенты теплоотдачи, определив . Для смеси бензол-толуол при С и воды при С; Коэффициент теплоотдачи для смеси (3.33): где - кинематическая вязкость . Коэффициент теплоотдачи для воды (3.33): где - вязкость воды при температуре стенки ; Исправленные значения К, q, и (3.23),(3.34),(3.35) и (3.36): ; ; С; С; Проверка расхождения по формулам (3.37) и (3.38). Дальнейшее уточнение , и других величин не требуется, так как расхождение между крайними значениями не превышает 5%. 2.4. Расчетная площадь поверхности теплопередачи (3.39): ; запас 4.हायड्रॉलिक आणि आर्थिक गणनाहायड्रॉलिक प्रतिकारांची गणना. शेल-आणि-ट्यूब हीट एक्सचेंजर्सच्या दोन निवडलेल्या पर्यायांची हायड्रॉलिक रेझिस्टन्सच्या संदर्भात तुलना करूया. पर्याय 1.पाईप्समध्ये द्रवपदार्थाचा वेग; (४.१); (4.2) सूत्र (4.2) वापरून घर्षण गुणांक मोजला जातो: ; पृष्ठभागावरील खडबडीत प्रोट्रेशन्सची उंची कुठे आहे, d हा पाईपचा व्यास आहे. वितरण चेंबरमधील फिटिंग्जचा व्यास - पाईप जागा, - आंतर-पाईप जागा. ; (4.3) फॉर्म्युला (4.3) वापरून नोजलमधील गती मोजू. पाईपच्या जागेत खालील स्थानिक प्रतिकार आहेत: चेंबरमध्ये प्रवेश करणे आणि त्यातून बाहेर पडणे, 180 अंशांनी 5 वळणे, पाईपमध्ये 6 प्रवेश आणि 6 बाहेर पडणे. सूत्रानुसार, आपण (4.4) सूत्र वापरून हायड्रॉलिक प्रतिरोधाची गणना करू या (4.4) इंटरपाइप स्पेसमधील प्रवाहाने धुतलेल्या पाईपच्या पंक्तींची संख्या, ; चला, राउंडिंग अप घेऊ, 9. सेगमेंट विभाजनांची संख्या x= 10 केसिंगच्या फिटिंग्जचा व्यास म्हणजे कंकणाकृती जागा, सूत्रानुसार फिटिंग्जमधील प्रवाहाचा वेग (4.3) सर्वात अरुंद विभागात प्रवाहाचा वेग (4.5) कंकणाकृती जागेत खालील स्थानिक प्रतिकार आहेत: द्रवपदार्थ प्रवेश आणि फिटिंग्जमधून आउटलेट, 10 रोटेशन सेगमेंट आणि ट्यूब बंडलच्या 11 रेझिस्टन्स भोवती वाहत असताना (4.6) फॉर्म्युला (4.6) वापरून हायड्रॉलिक रेझिस्टन्सची गणना करूया. पर्याय २.पाईप्समध्ये द्रव वेग (4.1); घर्षण गुणांक सूत्र (4.2) वापरून मोजला जातो: ; वितरण चेंबरमधील फिटिंग्जचा व्यास - पाईप जागा, - आंतर-पाईप जागा. सूत्र (4.3) वापरून फिटिंगमधील गतीची गणना करूया. पाईपच्या जागेत खालील स्थानिक प्रतिकार आहेत: चेंबरमध्ये प्रवेश करणे आणि त्यातून बाहेर पडणे, 180 अंशांनी 3 वळणे, पाईपमध्ये 4 प्रवेश आणि 4 बाहेर पडणे. सूत्राच्या अनुषंगाने, आम्ही सूत्र (4.4) इंटरपाइप स्पेसमधील प्रवाहाने धुतलेल्या पाईपच्या पंक्तींची संख्या वापरून हायड्रॉलिक प्रतिरोधकतेची गणना करतो; राउंडिंग अप 9 स्वीकारू. सेगमेंट विभाजनांची संख्या x= 10 केसिंगच्या फिटिंग्जचा व्यास म्हणजे कंकणाकृती जागा, सूत्रानुसार फिटिंग्जमधील प्रवाहाचा वेग (4.3) सर्वात अरुंद विभागात प्रवाहाचा वेग (4.5) कंकणाकृती जागेत खालील स्थानिक प्रतिकार आहेत: द्रवपदार्थ प्रवेश आणि फिटिंग्जमधून आउटलेट, 10 रोटेशन सेगमेंट आणि ट्यूब बंडलच्या 11 रेझिस्टन्स भोवती वाहत असताना. फॉर्म्युला (4.6) वापरून हायड्रॉलिक रेझिस्टन्सची गणना करू. 5. आर्थिक गणना पर्याय 1.उष्णता एक्सचेंजर वस्तुमान डिव्हाइसच्या किंमतीचा अंदाज लावण्यासाठी, उष्णता विनिमय पाईप्सच्या वस्तुमानाची गणना करणे आवश्यक आहे. (5.1) जेथे संपूर्ण हीट एक्सचेंजरच्या वस्तुमानापासून पाईप्सच्या वस्तुमानाच्या टक्केवारीनुसार हीट एक्सचेंजरच्या प्रति युनिट वस्तुमानाची किंमत Ctr = 0.99 रब/कि.ग्रा. हीट एक्सचेंजरची किंमत, पाईप्सद्वारे गरम द्रव पंप करण्यासाठी पंपिंग युनिटची कार्यक्षमता लक्षात घेऊन ऊर्जा खर्च, असेल: (5.2) जेथे, व्यावहारिक गणनानुसार. ॲन्युलसद्वारे थंड द्रव पंप करण्यासाठी ऊर्जा खर्च (5.3) दिलेली किंमत (5.4) असेल जेथे 8000 प्रति वर्ष पंप चालवण्याची वेळ आहे; = 0.02 - एक किलोवॅट ऊर्जा रूबल/kW ची किंमत. पर्याय २.उष्मा एक्सचेंजरचे वस्तुमान डिव्हाइसच्या किंमतीचा अंदाज लावण्यासाठी, उष्णता विनिमय पाईप्सच्या वस्तुमानाची गणना करणे आवश्यक आहे (5.1). Ctr = 0.975 रब/किलो नुसार संपूर्ण हीट एक्सचेंजरच्या वस्तुमानापासून पाईप्सच्या वस्तुमानाचे प्रमाण. हीट एक्सचेंजरची किंमत, पाईप्सद्वारे गरम द्रव पंप करण्यासाठी पंपिंग युनिटची कार्यक्षमता लक्षात घेऊन ऊर्जा खर्च, असेल (5.2): जेथे, व्यावहारिक गणनानुसार . अँनलसमधून थंड द्रव पंप करण्यासाठी ऊर्जा खर्च (5.3) दिलेली किंमत असेल (5.4) 6. निष्कर्षस्पष्टतेसाठी, आम्ही गणना परिणाम सारणीमध्ये सारांशित करतो. (तक्ता 1) वरून हे स्पष्ट होते की निवडलेल्या पर्यायांच्या कमी केलेल्या खर्चांमधील फरक तक्ता 1.

तांत्रिक आणि आर्थिक निर्देशक	669,9
	5,6	2,4
	685,7	672,3

नगण्य परंतु तरीही, दिलेल्या खर्चाच्या दृष्टीने सर्वात किफायतशीर पर्याय हा दुसरा पर्याय आहे. याव्यतिरिक्त, दुसऱ्या पर्यायामध्ये पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ मोठे आहे, जे डिव्हाइस गलिच्छ झाल्यावर पहिल्या पर्यायापेक्षा फायदे देते. 7. निष्कर्षया दस्तऐवजात, सामग्री, थर्मल, आर्थिक आणि हायड्रॉलिक गणना केली गेली ज्याच्या आधारे निष्कर्ष काढले गेले. सर्वात इष्टतम हीट एक्सचेंजर निवडला गेला. परिचयाने उष्णता हस्तांतरण आणि द्रव प्रवाहाचे मूलभूत नियम देखील प्रतिबिंबित केले.