Пластинчатые теплообменники 2 (стр. 7 из 8)
3. Проверяем скорости движения кислоты и воды в штуцерах при площади проходного сечения штуцера при Dшт = 150 мм и fD = 0,0176 м2:
м/с 
м/с4. Так как скорость воды в штуцере больше допустимой (2,79>2,5 м/с), то рассчитаем местное гидравлическое сопротивление водяного штуцера, приняв ξшт = 1,5:
кПа (580 кгс/м2)5. Общее гидравлическое сопротивление теплообменника составит:
а) для тракта движения кислоты
кПа (10130 кгс/м2);б) для тракта движения воды
кПа (11380 кгс/м2).6. Сопоставим заданные располагаемые напоры с расчетными гидравлическими сопротивлениями. При этом должно соблюдаться условие:
Для тракта движения кислоты получим
.Аналогично для тракта движения воды
.Как видим, действительные гидравлические сопротивления находятся в пределах располагаемых значений.
7. Подсчитаем мощность, необходимую на преодоление гидравлических сопротивлений при прокачивании кислоты и воды через теплообменник:
Вт = 7,26 кВт 
Вт = 7,4 кВт,где η1 и η2 – коэффициенты полезного действия насосов выбраны по каталогу-справочнику «Насосы» в соответствии с расходами сред:
насос КНЗ-8/32 η1 = 0,372
насос 6К-8б η2 = 0,74.
Пример 2.
Произвести проектный расчет пластинчатого разборного аппарата для обогрева минерального масла конденсирующимся водяным паром при следующих исходных данных:
| Располагаемый расход пара | G1 = 1,39 кг/с |
| Начальная температура пара |  = 143 °С |
| Температура конденсации |  °С |
| Начальная температура масла |  °С |
| Конечная температура масла |  °С |
| Давление пара в конденсаторе | Р1 = 300 кПа(30000 кгс/м2) |
| Давление на стороне масла | Р2 = 600 кПа(60000 кгс/м2) |
| Располагаемый напор на преодоление гидравлического сопротивления по стороне масла |  кПа(10000 кгс/м2) |
| Удельная теплота фазового превращения | r = 2160000 Дж/кг |
| Плотность пара |  кг/м3 |
| Плотность конденсата |  кг/м3 |
| Плотность масла |  кг/м3 |
| Удельная теплоемкость пара | с1 = 2090 Дж/(кг·°С) |
| Удельная теплоемкость конденсата | ск = 4187 Дж/(кг·°С) |
| Удельная теплоемкость масла | с2 = 1990 Дж/(кг·°С) |
| Теплопроводность конденсата | λк = 0,685 Вт/(м·°С) |
| Теплопроводность масла | λ2 = 0,127 Вт/(м·°С) |
| Кинематическая вязкость конденсата | νк = 0,228·10–6 м2/с |
| Кинематическая вязкость масла | ν2 = 24,4·10–6 м2/с |
| Критерий Прандтля для конденсата | Prк = 1,33 |
| Критерий Прандтля для масла при средней температуре | Pr2 = 388 |
| Критерий Прандтля при температуре стенки | Prст = 121 |
| Аппарат намечено проектировать на базе пластин типа ПР-0,5М из листовой стали Х18Н10Т толщиной 1 мм с гофрами в елочку и следующими данными: | |
| Поверхность теплопередачи одной пластины: |  м2 |
| Эквивалентный диаметр межпластинчатого канала | dэ = 0,0096 м |
| Площадь поперечного сечения одного канала |  м2 |
| Приведенная длина канала |  м |
| Теплопроводность материала пластины | λст = 15,9 Вт/(м·°С) |
| Для пластин принятого типа при заданном зазоре действительны уравнения теплоотдачи:а) от конденсирующего пара к стенке (14)б) от стенки к нагреваемому маслу (5) |
Решение
Тепловой расчет
1. Количество тепла, передаваемого в единицу времени:
2.
3. Расход нагреваемого масла, исходя из возможностей нагревания его заданным количеством пара, составит:
кг/с = 0,0292 м3/с4. Средний логарифмический температурный напор при заданных начальных и конечных температурах сред:
схема потоков:
С5. Принимаем удельную тепловую нагрузку приближенно q = 60000 Вт/м2 и определим в зависимости от нее критерий Рейнольдса для стекающей пленки конденсата по формуле:
6. Критерий Нуссельта для пластин ПР-0,5М определится по формуле (14):
7. Коэффициент теплоотдачи от пленки конденсата к стенке при том составляет:
Вт/(м2·°С)8. Для ориентировочного расчета рациональной величины скорости масла принимаем ξ2 = 3,0; α2 = 800 Вт/(м2·°С):
°СИспользуя формулу (23) получаем:
м/с9. Определяем критерий Рейнольдса для потока масла при этом значении скорости:
10. Проверяем принятый коэффициент общего гидравлического сопротивления:
11. Поскольку его значение отличается от принятого, сделаем поправочный пересчет скорости:
м/с12. Критерий Рейнольдса после уточнения составляет:
13. Критерий Нуссельта со стороны потока масла определяем по формуле (5):
где Prст = 121 при температуре стенки 96,5 °С.
14. Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому маслу при этом:
Вт/(м2·°С)15. Определяем средний коэффициент теплопередачи в аппарате:
Вт/(м2·°С)16. Находим поверхность теплопередачи в первом приближении:
м217. Принимаем стандартную величину поверхности Fa = 50 м2 и проверяем величину удельной тепловой нагрузки:
Вт/м218. При этом Reк для пленки конденсата:
19. Уточняем число Нуссельта для пленки конденсата и находим уточненное значение коэффициента теплоотдачи:
; 
Вт/(м2·°С)Компоновочный расчет и анализ работы аппарата
при двух вариантах компоновки
1. Определим площадь поперечного сечения пакета со стороны масла:
м2Найдем число каналов в одном пакете для масла:
, принимаем m = 31.2. При полученном числе каналов число пластин в одном пакете для масла:
3. Поверхность теплообмена одного пакета определяется как:
4. Число пакетов со стороны масла в аппарате:
.Число пакетов не может быть дробным, поэтому рассмотрим два варианта: Х2 = 1 и Х2 = 2.