Котлы периодического действия, работа которых основана на кипячении соответствующих продуктов в жидкой среде

Страницы работы

28 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенки чаши к томатной заливке   [5] 4.71

4.  Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к томатной заливке определяем методом последовательных приближений.

Принимаем температуру наружной поверхности стенки чаши tст.ч.=115 °С

Разность температур конденсирующегося водяного пара и поверхности стенки

Δt=tп-tct1=119,6-115=4,6°С

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке чаши

αп =10663,07 * Δtn -1/4 =10663,07 * 4,6 -1/4 = 7281,03Вт/м2К

Удельный тепловой поток от пара к стенке чаши

qnn * Δtn = 7281,03*4,6 = 33492,73 Вт/м2

Разность t поверхности стенки чаши и томатной заливки

Δtст =qn * ∑τст = 33492,73* 5,3 * 10 -4 = 17,75 °С

tст2= tст1- Δtст=115-17,75=97,25°С

Δtc =tст2 - tcт =97,25-72,9=24,35°С

qc =αс * Δtc =545,29*24,35=13277,81 Вт/м2

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

15

Изм.

Лист

№док

Подп

Дата

Погрешность

*100% = (33492,73-13277,81)/ 33492,73* 100%= 60,3>5 %

5.  Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к томатной заливке

К

Варка томатной заливки

6.  Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке чаши αп=10663,07* Δt-1/4    

Термическое сопротивление медной стенки с учетом загрязнений

∑τст=5,3 * 10-4 Вт/м2К

Коэффициент теплоотдачи от стенки чаши к томатной заливке в пределах пузырькового режима кипения заливки в условиях свободного движения

Ткип=273+100,5=373,5 К

Теплофизические характеристики томатной заливки

В=12% при tк=100,5°C

ρ =1016,76 +4,4В -0,53tK= 1016,76 +4,4* 12 - 0,53* 100,5 =1016,29кг/м3

Коэффициент теплопроводности

λ =(528 -4,04В +2,05tк) 10-3 =(528 -4,04*12 +2,05*100,5) =0,685 Вт/мК

Динамический коэффициент вязкости

μ= 0,0199*В2,94*tк-1,17=0,0199*122,94*100,5-1,17=0,13 * 10-3 Па*с

Коэффициент поверхностного натяжения 

σ=58,4 * 10-3 Н/м

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

16

Изм.

Лист

№док

Подп

Дата

Плотность водяного пара ρп =0,54 кг/м3

Численное значение безразмерной функции  [5] 4.62а

Коэффициент теплоотдачи

7.  Коэффициент теплоотдачи находим методом последовательных приближений

I ПРИБЛИЖЕНИЕ

Принимаем температуру наружной поверхности стенки tст1 =118 °С

Δtn =tn-tст1=119,6-118=1,6 °С

αп= 10663,07* Δtп-1/4 =10663,07* 1,9-1/4=9480,95 Вт/м2К

qn=αn * Δtn =9480,95*1,6= 15169,53 Вт/м2

Δtст=qn * ∑τст=15169,53 * 5,3* 10-4=8 °С

tст2 =tct l-Δtст=118-8=110 °С

ΔТкип =tct2-tk =110-100,5=9,5 °С

αс=36,11 (ΔТкип)2 = 36,11(9,5)2=3258,92Вт/м2К

qc=αc * ΔТкип=3258,92*9,5=30959,81 Вт/м2К

II ПРИБЛИЖЕНИЕ

Принимаем температуру наружной поверхности стенки

tct1=117 °С

Δtn= tn -tct1 =119,6-117=2,6 °С

αп=10663,07* Δt-1/4=19774,7* 2,6-1/4=8397,28 Вт/м2К

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

17

Изм.

Лист

№док

Подп

Дата

qnп * Δtn=8397,28*2,6=21832,9 Вт/м2

Δtct =qn * ∑τст =21832 * 5,3 * 10-4 =11,5 °С

tct2=tct1- Δtст=117-11,5=105,5°С

ΔТкип=tct2 –tк=105,5-100,5=5 °С

αс =36,11(ΔТкип)2 = 36,11* 52 =902,75Вт/м2

qc= αс * ΔТкип=902,75*5=4513,75Вт/м2

По графику находим tct1 =117,5 °С

Δtn = tп -tct1  =119,6-117,5=2,1 °С

αп =10663,07 * Δtп -1/4 =19774,7 * 2,1-1/4 = 8857,83 Вт/м2К

qnп * Δtn =8857,83*2,1=18601,44 Вт/м2

Δtст = qn* ∑τст =18601,44* 5,3 * 10-4 = 9,8 °С

tct2=tct1- Δtст=117,5-9,85=107,65°С

ΔТкип=tct2 –tк=107,65-100,5=7,15 °С

αс =36,11(ΔТкип)2 = 35,4* 7,152 =1846,03 Вт/м2

qc= αс * ΔТкип=1846,03*7,15=13199,13Вт/м2

Погрешность

*100% = (18601,44-13199,13)/ 18601,44* 100%= 0,2 < 5 %

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к томатной заливке

К

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

18

Изм.

Лист

№док

Подп

Дата

I ПРИБЛИЖЕНИЕ

Принимаем температуру наружной поверхности стенки tст1 =116 °С

Δtn =tn-tст1=119,6-116=3,6 °С

αп= 10663,07* Δtп-1/4 =10663,07* 3,6-1/4=7741,17 Вт/м2К

qn=αn * Δtn =7741,17*3,6=27868,21 Вт/м2

Δtст=qn * ∑τст=27868,21 * 5,3* 10-4=14,8 °С

tст2 =tct l-Δtст=116-14,8=101,2 °С

ΔТкип =tct2-tk =101,20100,5=0,7 °С

αс=36,11 (ΔТкип)2 = 36,11(0,7)2=17,69Вт/м2К

qc=αc * ΔТкип=17,69*0,7=12,38Вт/м2К

II ПРИБЛИЖЕНИЕ

Принимаем температуру наружной поверхности стенки

tct1=115 °С

Δtn= tn -tct1 =119,6-115=4,6 °С

αп=10663,07* Δt-1/4=10663,07*4,6-1/4=7281,03 Вт/м2К

qnп * Δtn=7281,03*4,6=33492,7 Вт/м2

Δtct =qn * ∑τст =33492,7 * 5,3 * 10-4 =17,75 °С

tct2=tct1- Δtст=115-17,75=97,25°С

ΔТкип=tct2 –tк=97,25-72,9=24,35 °С

αс =36,11(ΔТкип)2 = 36,11* 24,352 =1226,74Вт/м2

qc= αс * ΔТкип=1226,74*24,35=29871,36Вт/м2

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

19

Изм

Лист

№док

Подп

Дата

По графику находим tct1 =115,5 °С

Δtn = tп -tct1  =119,6-115,5=2,1 °С

αп =10663,07 * Δtп -1/4 =10663,07 * 4,1-1/4 = 7493,5Вт/м2К

qnп * Δtn =7493,5*4,1=30723,46 Вт/м2

Δtст = qn* ∑τст =30723,46* 5,3 * 10-4 =16,2 °С

tct2=tct1- Δtст=115,5-16,2=99,3°С

ΔТкип=tct2 –tк=99,3-72,9=26,4 °С

αс =36,11(ΔТкип)2 = 36,11* 26,42 =1131,4 Вт/м2

qc= αс * ΔТкип=Вт/м2 =1131,4*26,4=29871,36

Погрешность

*100% = (30723,46-29871,36)/ 30723,46* 100%= 4,1 < 5 %

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к томатной заливке

К

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

20

Изм

Лист

№док

Подп

Дата

3.Прочностной расчет

Проверим на прочность стальную чашу, подверженную внутреннему давлению

где δ- толщина сферического днища, подверженного внутреннему давлению г- внутренний радиус сферы r = Rpв =0,33 м =33мм с- прибавка к расчетной толщине, с = 3 мм р- внутреннее избыточное давление , Н/см2 р= 1,9 ата =(1,9-1) * 9,81= 8,82 Н/см2

Rz -допускаемое напряжение на растяжение при t< 250°С, Н/см2

где σв -предел прочности стали на растяжение (σв=350 Н/см2)

n- коэффициент запаса прочности (n=4,5)

Проверим на прочность толщину стенок стальной чаши, подверженную внутреннему давлению (чаша тонкостенная, толщина стенок (σ=6мм < 0,06 Dв=0,06 * 680 =40,8 ).

где р- избыточное давление в аппарате, Н/см2

р =1,9 ата =8,82 Н/см2

Dв- внутренний диаметр цилиндра, мм

ψ=0,75

Rz - допускаемое напряжение на растяжение, H/мм2

Rz=80 H/мм2(для стали)

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

21

Изм.

Лист

№док

Подп

Дата

с - запас на коррозию, овальность и т.п.

с= 1мм при S≤6 мм

где σв – предел прочности металла растяжение при t=15°С

n – коэффициент запаса прочности(n=4.5)

Проверим на прочность медную чашу, подверженную внешнему давлению

где δ - толщина стенки днища, мм

DH-наружный диаметр чаши, мм

DHч =0,672 м=672 мм у - коэффициент, зависящий от величины отношения высоты днища к его диаметру у = Hg/Dп =0,565

р - наружное избыточное давление, Н/см2

р =1,9-1 =0,9 ати =9 Н/см2

Rd - допускаемое напряжение на смятие,

Rd=

где σв – предел прочности на сжатие,

σв = 196 H/мм2

n – коэффициент запаса прочности

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

22

Изм.

Лист

№док

Подп

Дата

4. Расчет тепловой изоляции

1.  Температура на изолированной поверхности паровой рубашки согласно правил техники безопасности и санитарных норм (СНИП).

tизм = 40°С

tокр.среды     = 20°С

2.  Принимаем теплоизоляционный материал - минеральный войлок. Коэффициент теплопроводности минерального войлока

λизм= 0,065 Вт/мК

Плотность минерального войлока (шерсти)  ρиз =200 кг/м3

Удельная теплоемкость минеральной шерсти сиз= 0,92 кДж/кгК

3.  Коэффициент теплоотдачи от изолированной поверхности паровой рубашки в окружающую среду

α =9,74 +0,07 (tиз - tc) =9,74+0,07 (40-20)= 11,14 Вт/м2К

4.  Удельный тепловой поток от изолированной поверхности паровой рубашки в окружающую среду

gиз =α(tиз -tc)= 11.14(40-20)=222,8 Вт/м2

Толщина слоя изоляции

  

5.  Объем тепловой изоляции Vиз =FP * δиз=1,45 * 0,023 =0,033 м3

Масса тепловой изоляции Gиз = Vиз* ρиз = 0,033 * 200 =6,67 кг

Уточненный тепловой баланс котла.

6.  Расход теплоты на нагревание томатной заливки

Qo= G0 * Ccp (tK -tH)

Q0 =62,21* 3296,194 (100,5 - 30) =14406,8 кДж

7.  Расход теплоты на нагревание медной чаши

Q1=G`1 * С1 (tCT - tH)

Взам. инв. №

Подпись и дата

Инв. № подл

лист

23

Изм.

Лист

№док

Подп

Дата

G`1 =G1*ψ = 36 * 1,1 = 39,6 кг, где ψ =1,1 - коэффициент учитывающий увеличение массы чаши из-за сварки

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Контрольные работы
Размер файла:
3 Mb
Скачали:
0