Определение охлаждающей поверхности трубчатого
Теплообменника компрессорной установки
Задание. Определить безопасную длину труб теплообменника компрессорной установки.
Дано (вариант 1). Производительность Nк = 10 м3/мин, давление Р2 = 0,5 МПа, охлаждающий теплоноситель – вода (Тн = 283 К, Тк = 298 К); наружный диаметр труб теплообменника Dн = 18 мм, толщина стенки d = 0,5 мм, температура воздуха после сжатия Т1 = 493 К, температура воздуха после охлаждения Т2 = 303 К, теплоемкость воды Св = 4,2 кДж/(кг×К), теплоемкость воздуха Св3 =1,01 кДж/(кг×К), коэффициент теплопроводности стали l = 50,1 Вт/(м×К), коэффициенты теплопередачи на внутренней и наружной поверхности a2 = 740 Вт/(м2×К), a1 = 1160 Вт/(м2×К); плотность воздуха r = 1,293 кг / м3.
Решение.
1. Определим массу охлаждаемого воздуха за 1 с
кг. (2.8)
2. Рассчитываем количество избыточной теплоты
кДж. (2.9)
3. Находим охлаждаемую длину труб теплообменника
. (2.10)
3.1. Определяем средний тепловой напор теплообменника
, (2.11)
К, (2.12)
К, (2.13)
К. (2.14)
3.2. Вычисляем внутренний диаметр трубы теплообменника
мм. (2.15)
3.3. Рассчитываем коэффициент теплопередачи трубы (длиной 1 м)
|
|
|
Вт/(м×К). (2.16)
4. Находим охлаждаемую длину труб теплообменника
м. (2.17)
Ответ. Для безопасной работы компрессора необходим теплообменник длинной 25 м.
Таблица 2.4
Исходные данные
| Исходные данные | Варианты | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| Производительность компрессора, м3/мин | 10 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | 13 | 15 | 19 | 20 | 25 |
| Давление компрессора, МПа | 0,5 | 1,5 | 1,6 | 1,6 | 1,1 | 1,1 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 1 | 1 | 1 | 0,6 | 0,7 | 1,3 |
| Температура воздуха после сжатия, К | 493 | 620 | 621 | 650 | 580 | 573 | 493 | 493 | 623 | 573 | 570 | 580 | 600 | 600 | 588 |
| Наружный диаметр труб теплообменника, мм | 18 | 15 | 15 | 16 | 18 | 18 | 20 | 20 | 20 | 25 | 25 | 30 | 30 | 16 | 16 |
| Толщина стенки трубы, мм | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,65 | 0,65 | 0,8 | 1 | 1 | 1,3 | 1,3 | 2 | 1,6 | 0,9 | 1 |
| Исходные данные | Варианты | ||||||||||||||
| 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| Производительность компрессора, м3/мин | 30 | 22 | 11 | 14 | 16 | 28 | 29 | 21 | 17 | 18 | 23 | 24 | 26 | 27 | 31 |
| Давление компрессора, МПа | 1,3 | 1,5 | 1 | 1,2 | 1,2 | 0,6 | 0,4 | 0,8 | 0,8 | 0,7 | 1 | 1,6 | 1,3 | 1,3 | 1,2 |
| Температура воздуха после сжатия, К | 610 | 595 | 490 | 480 | 480 | 615 | 605 | 605 | 621 | 630 | 625 | 630 | 628 | 565 | 595 |
| Наружный диаметр труб теплообменника, мм | 18 | 18 | 20 | 20 | 25 | 25 | 30 | 30 | 32 | 32 | 22 | 24 | 22 | 14 | 12 |
| Толщина стенки трубы, мм | 0,7 | 0,7 | 0,9 | 1 | 1,1 | 1,1 | 1,6 | 1,6 | 1,8 | 1,8 | 0,95 | 0,85 | 1,25 | 0,55 | 0,45 |
Примечание. При решении задания принять одинаковыми для всех вариантов следующие значения параметров: в качестве охлаждающего теплоносителя используется вода с начальной температурой Тн=283 К и конечной Тк=298 К; средняя удельная теплоемкость воды Сср=4,2 кДж/кгК; теплоемкость воздуха Свз=1,01 кДж/кгК; температура воздуха после охлаждения Т2=303 К; температура всасываемого воздуха Т0=293К; коэффициент теплопередачи внутренней и наружной поверхности a1=1160 Вт/м2К; a2=440 Вт/м2К; коэффициент теплопередачи стали l=50,1 Вт/мК; термическое сопротивление от загрязнения для новых труб Rз=0, Р1=0,1×106×60 Па.
|
|
|
Определить верхний и нижний пределы воспламенения природного газа
Процесс горения (сжигания) газов начинается лишь тогда, когда газовоздушная смесь будет подожжена, т. е. нагрета до определенной температуры, которую называют температурой воспламенения. Температура воспламенения зависит от соотношения объемов газа и воздуха в смеси, степени их перемешивания, давления смеси, способа и места зажигания и других факторов (например, способа истечения смеси, формы, размера и объема топочного пространства, занимаемого газовоздушной смесью, и т. д.). Процесс горения продолжается только до тех пор, пока количества тепла, выделяющегося при горении, будет достаточно, чтобы постоянно воспламенять поступающую к месту горения газовоздушную смесь. Минимальные и максимальные количества газа в газовоздушной смеси, при которых процесс горения идет непрерывно, называют соответственно нижним или верхним пределом воспламенения данного газа в смеси с воздухом. Взрывом газовоздушной смеси называют явление мгновенного сгорания всего объема смеси, которое происходит при внесении в такую смесь, находящуюся в каком-либо более или менее замкнутом объеме (помещении и т. д.), источника огня или высоконагретого тела. С точки зрения химической сущности явление взрыва не отличается от процесса горения, и расчет его ведется по тем же уравнениям, что и для реакции горения. Пределы воспламенения смесей газов, не имеющих балластных примесей или содержащих их в минимальном количестве, определяют (приблизительно) по следующей формуле
|
|
|
|
|
|
, (2.18)
где П — содержание газа в смеси с воздухом, дающее верхний или нижний предел воспламеняемости (взрываемости) или обеспечивающее максимальную скорость распространения пламени газовой смеси;
u1, u2, u3,… un — объемное содержание компонентов газовой сети в %;
l1, l2, l3,… ln — значения нижних или верхних пределов взрываемости (воспламеняемости) соответствующих компонентов газовой смеси, принимаемые по табл. 2.5.
Таблица 2.5
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 243; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!