Hướng dẫn giải bài tập thiết bị trao đổi nhiệt

Preview text

1 Bài tập giải mẫuBài 1:Một tường lò bên trong là gạch chịu lửa dày 250mm, hệ số dẫn nhiệt bằng0,348W/m.

0

K, bên ngoài là lớp gạch đỏ dày 250mm, hệ số dẫn nhiệt bằng0,695W/m.

0

1. Nếu khói trong lò có nhiệt độ 1300

0

C, hệ số toả nhiệt từ khói đếngạch là 34,8W/m

2

.

0

K; nhiệt độ của không khí xung quanh bằng 30

0

1. Hệ số toảnhiệt từ gạch đến không khí là 11,6W/m

2

.

0

1. Tính mật độ dòng nhiệt truyền quatường lò và nhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp gạch.Lời giải:Mật độ dòng nhiệt truyền qua tường là:q = k[tf1 - tf2]k =

####### 11 , 6

####### 1

####### 0 , 695

####### 0 , 250

####### 0 , 348

####### 0 , 250

####### 34 , 8

####### 1

####### 1

####### 1 1

####### 1

2 2

2

1

1

1

#######   

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

k = 0,838 W/m

2

.

0

Kq = 0,838[1300 - 30] = 1064 W/m

2

Nhiệt độ bề mặt tường phía khói:tW1 = tf1 - q.

1

\= 1300 - 1064

####### 34 , 8

####### 1

tW1 = 1269

0

CNhiệt độ tiếp xúc giữa hai lớp gạch:tW2 = tW1 - q

####### 0 , 348

####### 0 , 250

####### 1269 1064

1

####### 1  

####### 

####### 

tW2 = 504

0

CBài 2:Một ống dẫn hơi nước làm bằng thép, đường kính 200/216mm, hệ số dẫn nhiệtbằng 46W/m.

0

K được bọc bằng một lớp cách nhiệt dày 120mm, có hệ số dẫn nhiệtbằng 0,116W/m.

0

1. Nhiệt độ của hơi bằng 300

0

C, hệ số toả nhiệt từ hơi đến bề mặttrong của ống bằng 116W/m

2

.

0

K, nhiệt độ không khí xung quanh bằng 25

0

C, hệ sốtoả nhiệt từ bề mặt ngoài cách nhiệt đến không khí xung quanh bằng 10W/m

2

.

0

K.Xác định tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ống và nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt.Lời giải:Tổn thất nhiệt trên 1m chiều dài ốngq 1 = k 1 [tf1 - tf2], W/mk 1 =

2 2 3

3

1 2

2

1 1 1 d

####### 1

d

d ln 2

####### 1

d

d ln 2

####### 1

d

####### 1

####### 1

#######  

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

,d 1 = 0,2md 2 = 0,216md 3 = d 2 + 2 = 0,216 + 2,120 = 0,456mk 1 =

####### 10. 3 , 14. 0 , 456

####### 1

####### 216

####### 456

ln 2. 3 , 14. 0 , 116

####### 1

####### 200

####### 216

ln 2. 3 , 14. 216

####### 1

####### 116. 3 , 14. 0 , 2

####### 1

####### 1

#######   

k 1 = 0,9 W/m.

0

Kq 1 = 0,9[300 - 25] = 247,5 W/mNhiệt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt:tW3 = tf2 + q 1

####### 10

####### 1

####### 25 247 , 5

####### 1

2

#######  

####### 

tW3 = 49,

0

CBài 3:Một vách có cánh dày 12mm, hệ số dẫn nhiệt  = 60W/m.

0

1. Phía không làmcánh tiếp xúc với môi trường nóng có nhiệt độ 117

0

C, hệ số toả nhiệt  1 =250W/m

2

.

0

1. Phía làm cánh tiếp xúc với không khí nhiệt độ 17

0

C, hệ số toả nhiệt 2 = 12W/m

2

.

0

1. Hệ số cánh

2

1 F

####### F

\= 12. Xác định mật độ dòng nhiệt phía không làmcánh và phía làm cánh, nhiệt độ bề mặt tiếp xúc với môi trường nóng và môi trườnglạnh. Hiệu quả làm việc của cánh.Lời giải:Mật độ dòng nhiệt phía không làm cánh:q 1 = k 1 [tf1 - tf2]k 1 =

####### 12. 12

####### 1

####### 60

####### 0 , 012

####### 250

####### 1

####### 1

####### F

####### F

####### .

####### 1 1

####### 1

2

1

1 2

#######  

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

k 1 = 89,7 W/m

2

.

0

Kq 1 = 89,7[117 - 17] = 897 W/m

2

Mật độ dòng nhiệt phía làm cánh:q 2 = q 1

####### 74 , 75

####### 12

####### 897

####### F

####### F

2

1  

W/m

2

Nhiệt độ bề mặt phía không làm cánh:tnc =

####### 149 C

####### 175

####### 125

ln

####### 125 175

t

t ln

t t 0

2

1

####### 1 2   

####### 

####### 

#######  

1. Trường hợp chất lỏng chuyển động cắt nhau:tcn = t.tncTrong đó: t = f[P,R]P = 0 , 545

####### 300 25

####### 175 25

t' t'

t'' t'

1 2

2 2  

####### 

####### 

####### 

####### 

R = 0 , 667

####### 175 25

####### 300 200

t'' t'

t' t''

2 2

1 1  

####### 

####### 

####### 

####### 

Tra đồ thị: t = f[0,545, 0,667] = 0,tcn = 0,9 = 134

0

CBài 5:Trong một thiết bị trao đổi nhiệt cần làm nguội 275 kg/h chất lỏng nóng từ120

0

C đến 50

0

C, chất lỏng nóng có nhiệt dung riêng Cpl = 3,04 kJ/kg.

0

1. Chất lỏnglạnh [chất giải nhiệt] có lưu lượng 1000 kg/h, nhiệt độ vào thiết bị là 10

0

C, nhiệtdung riêng Cp2 = 4,18 kJ/kg.

0

1. Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị trong haitrường hợp.a. Chất lỏng chuyển động song song cùng chiều.b. Hệ số truyền nhiệt của thiết bị k = 1160 W/m

2

.

0

KLời giải:Nhiệt lượng do chất lỏng nóng nhả ra:Q = G 1 Cpl[t' 1 - t'' 1 ]

Q =. 3 , 04. 10  120 50  16255 , 5 W

####### 3600

####### 275

#######  

Nhiệt độ ra của chất lỏng lạnh xác định từ phương trình cân bằng nhiệt:Q = G 1 Cpl[t' 1 -t'' 1 ] = G 2 Cp2[t'' 2 -t' 2 ]t'' 2 = t' 2 +

 

2 p 2

1 p 1 1 1

1. C

G .C t't''

t'' 2 = 10 +

 

####### 1000. 4 , 18

####### 275. 3 , 04120  50

\= 24

0

CĐộ chênh nhiệt độ trung bình logarit trong trường hợp chuyển động song song cùngchiều:t 1 = t' 1 -t' 2 = 120-10 = 110

0

Ct 2 = t'' 1 -t'' 2 = 50-24 = 26

0

Ctcc =

####### 58 , 3 C

####### 26

####### 110

ln

####### 110 26

t

t ln

t t 0

2

1

####### 1 2   

####### 

####### 

#######  

Diện tích bề mặt truyền nhiệt trong trường hợp chất lỏng chuyển động song songcùng chiều:Q = k.tccFcc =

2

cc

0 , 24 m 1160. 58 , 3

####### 16255 , 5

1. t

####### Q

#######  

####### 

Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit trong trường hợp chuyển động song songngược chiều:t 1 = t' 1 - t'' 2 = 120-24 = 96

0

Ct 2 = t'' 1 -t' 2 = 50-10 = 40

0

Ctnc =

####### 64 C

####### 40

####### 96

ln

####### 96 40

t

t ln

t t 0

2

1

1 2 

####### 

####### 

####### 

####### 

#######  

Diện tích bề mặt truyền nhiệt trong trường hợp chất lỏng chuyển động song songngược chiều:Q = k.tncFnc =

2

nc

0 , 22 m 1160. 64

####### 16255 , 5

1. t

####### Q

#######  

####### 

Bài 6:Lưu lượng nước chảy ra thiết bị trao đổi nhiệt chuyển động ngược chiều là G 2= 10 kg/s, nhiệt độ nước tăng từ 26

0

C lên đến 100

0

C sau đó sôi và biến thành hơiquá nhiệt có nhiệt độ là 126

0

1. Toàn bộ quá trình thực hiện với p = 1,013 bar =const. Nước được gia nhiệt nhờ khí cháy. Khí cháy khi đi vào thiết bị có nhiệt độ650

0

C và lưu lượng là G 1 = 45 kg/s. Biết hệ số truyền nhiệt của thiết bị là k=W/m

2

. Tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị. [Thông số vật lý của khí cháy mộtcách gần đúng lấy theo thông số vật lý của không khí].Lời giải:Nhiệt lượng mà nước nhận được từ 26

0

C đến khi trở thành hơi quá nhiệt có nhiệt độlà 126

0

C:Q = G 2 [Cp2[100 - 26] + r[iqn – i’’]]Cp2 - nhiệt dung riêng của nước bằng 4,18 kJ/kg.

0

K.r-nhiệt hoá hơi của nước ứng với p = 1,013 bar:r = 2257 kJ/kg.tqn - entanpi của hơi quá nhiệt ứng với p = 1,013 bar và nhiệt độ 126

0

C:iqn = 2729 kJ/kg.Vậy Q = 10[4,18[100 - 26] + 2257[2729 - 2676]].

3

####### Q 26193. 10 W

3 

Nhiệt độ của khí cháy khi đi ra khỏi thiết bị:Q = G 1 Cp1[t' 1 - t'' 1 ]t'' 1 = t' 1 - 68 C

####### 45. 4 , 18. 10

####### 26193. 10

####### 650

####### GC

####### Q 0

3

3

1 p 1

#######   

Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit:t 1 = t' 1 - t'' 2 = 650 - 126 = 524

0

Ct 2 = t'' 1 - t' 2 = 68 - 26 = 42

0

Ct =

####### 191 C

####### 42

####### 524

ln

####### 524 42

t

t ln

t t 0

2

1

1 2 

####### 

####### 

####### 

####### 

#######  

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:Q = k.tF =

2

3 696 m 197. 191

####### 26193. 10

1. t

####### Q

#######  

####### 

Bài 7:Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống Hình 27. Nước nóng có lưu lượng G 1= 1,4kg/s. Khi đi vào thiết bị có nhiệt độ 97

0

1. Nước nóng chảy trong ống đườngkính d 2 /d 1 = 40/37mm. Chất lỏng lạnh chuyển động trong vòng xuyến giữa các ốngvới lưu lượng G 2 = 1,14 kg/s và được đốt nóng từ 17

0

C đến 47

0

1. Đường kính ốngngoài là 54 mm. Xác định chiều dài ống của thiết bị. ống thép có  = 50 W/m.

0

K.Lời giải:Lượng nhiệt chất lỏng lạnh [nước lạnh] nhận được:Q = G 2 Cp2[t'' 2 - t' 2 ] = 1,14,18.

3

[47 - 17]Q = 142956 WNhiệt độ nước nóng khi đi ra khỏi thiết bị:Q = G 1 Cp1[t' 1 - t'' 1 ]t'' 1 = t' 1 - 63 C

####### 1. 4 , 18. 10

####### 142956

####### 97

####### G

####### Q 0

3 1 p 1

#######   

Tính chất vật lý của chất lỏng nóng tra theo nhiệt độ:t 1 = 80 C

####### 2

####### 97 63

####### 2

t ' 1 t'' 1 0 

####### 

####### 

####### 

 1 = 972 kg/m

3

v 1 = 0,365. m

2

/s;Pr1 = 2, 1 = 0,674 W/m.

0

K.Tính chất vật lý của chất lỏng lạnh tra theo nhiệt độ:t 2 = 32 C

####### 2

####### 17 47

####### 2

t' 2 t'' 2 0 

####### 

####### 

####### 

 2 = 995 kg/m

3

v 2 = 0,776. m

2

/s;Pr2 = 5, 2 = 0,62 W/m.

0

K.Tốc độ chuyển động của nước nóng: Hình 27w 1 =

0 , 96 m/s 972. 3 , 14. 0 , 037

####### 1 , 4

####### 4

.d

####### G

2 1

2

1

1    

Tốc độ chuyển động của nước lạnh:

w 2 =    

2 2 2

2 2

2

2

1. 3 , 14. 0 , 054 0 , 04

####### 1 , 14. 4

####### 4

.D d

####### G

####### 

####### 

#######  

####### 

w 2 = 1,1 m/sTrị số Re của chất lỏng nóng:Ref = 97315

####### 0 , 365. 10

####### 0 , 96. 0 , 037

v

w d 6 1

####### 1 1  



Hệ số toả nhiệt về phía chất lỏng nóng được xác định từ phương trình tiêu chuẩn:Nuf = 0,021,8Prf0,43[

w

f

Pr

Pr

]

0,

Nhiệt độ của vách ống lấy bằng:fw = 0,5[t 1 + t 2 ] = 0,5[80 + 32] = 56

0

CPrw = 3,Nuf1 = 0,021.

0,

.2,

0,

[

####### 3 , 2

####### 2 , 2

]

0,

Nuf1 = 262Nên  1 = 4772 W/m .K

####### 0 , 037

####### 262. 0 , 674

d

Nu f 1. 1 20  

####### 

Trị số Re của chất lỏng lạnh:t =

####### 40 C

####### 16

####### 80

ln

####### 80

####### 

####### 

q 1 = 293 = 11720 W/mChiều dài ống:l = 12 , 2

####### 11720

####### 142956

 mDiện tích bề mặt trao đổi nhiệt:F = 3,14,07,2 = 1,42 m

2

Bài 8:Một bộ sấy không khí của lò hơi kiểu chùm ống được bố trí như Hình 28.Khói đi trong ống và không khí chuyển động ngang qua ngoài chùm ống. Các thôngsố của thiết bị như sau: lưu lượng không khí G 2 = 21,5 kg/s, không khí được đốtnóng từ t' 2 = 30

0

C đến t'' 2 = 260

0

1. Khói có thành phần 13% CO 2 và 11% H 2 O. Khóichuyển động trong ống thép đường kính d 2 /d 1 = 53/50 mm, hệ số dẫn nhiệt  = 46,W/m.

0

K, lưu lượng khói G 1 = 19,6 kg/s, tốc độ trung bình của khói w 1 = 14 m/s.Nhiệt độ khói lúc đi vào thiết bị t' 1 = 380

0

1. Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệtF, chiều cao của ống L và số lượng ống. Biết chùm ống bố trí so le, tốc độ khôngkhí chuyển động ngang qua chùm ống chỗ hẹp nhất bằng 8 m/s. s 1 = s 2 = 1,3d 2.Lời giải:Lượng nhiệt không khí nhận được:Q = G 2 Cp2[t'' 2 - t' 2 ], WCác thông số của không khí tra theo nhiệtđộ trung bình của không khí:t 2 = 0,5[t' 2 + t'' 2 ]t 2 = 0,5[30 + 260] =

0

Cp 2 = 0,844 kg/m

3

 = 3,52. W/m.

0

Kv 2 = 28,3. m

2

/s Hình 28Cp2 = 1,01kJ/kg.Prf2 = 0,Vậy: Q = 21,5,01[260 - 30].

3

\= 4999,450 WĐể xác định nhiệt độ ra của khói, ta giả thiết nhiệt độ trung bình của khói t 1 =300

0

C, tra Cp1 của khói theo nhiệt độ ta được:Cp1 = 1,12 kJ/kgNên t'' 1 = t' 1 - 152 C

####### 19 , 6. 1120

####### 4994 , 450

####### 380

####### G

####### Q 0

1 p 1

#######   

Dùng nhiệt độ này tính gần đúng lại lần thứ hai:t 1 = 0,5[380 + 152] = 266

0

CLại tra Cp1 theo t = 266

0

C ta được:Cp1 = 1,11 kJ/kg.Dùng kết quả này ta tính gần đúng lại lần thứ 3 và tìm được:t'' 1 = 150

0

C và t 1 = 265

0

C.Sự sai biệt so với giả thiết không đáng kể, do đó ta dùng t 1 = 265

0

C để tính toán.Tra bảng các thông số của khói theo t 1 = 265

0

C ta có:p 1 = 0,622 kg/m

3

Cp1 = 1,11 kJ/kgf1 = 0,0454 W/m.

0

Kvf1 = 41,2. m

2

/sPr 1 = 0,Tính: Ref1 = 17000

####### 41 , 2. 10

####### 14. 0 , 05

v

w d 6 f 1

####### 1 1  



Nuf1 = 0,021

0 , 43 f

0 , 8 f 1 Pr

Nuf1 = 0,021.

0,

.0,

0,

\= 42,Hệ số toả nhiệt phía khói: 1 =

####### 0 , 05

####### 42 , 5. 0 , 0454

d

Nu.

1

f 1 f 1 

 1 = 38,6 W/m

2

.

0

KPhía không khí:Ref2 = 14928

####### 28 , 3. 10

####### 8. 0 , 053

v

w .d 6 f 2

####### 2 2  



Nuf2 = 0,41

0 , 33 f 2

0 , 6 f 2 Pr

Nuf2 =0,41.

0,

.0,

0,

\= 115Hệ số toả nhiệt phía không khí: 2 = 76 , 3

####### 0 , 053

####### 115. 0 , 0352

d

Nu.

2

f 2  2  

W/m

2

.

0

KHệ số truyền nhiệt của thiết bị một cách gần đúng:Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit trong trường hợp này được tính:t = t.tnct 1 = 380 - 150 = 230

0

Ct 2 = 260 - 30 = 230

0

C

2

1

Nên: tnc = tf1 - tf2 = 265 - 145 = 120

0

CĐể tra t ta cần tính thêm hai thông số:P = 0 , 658

####### 380 30

####### 260 30

####### 

####### 

####### 

R = 1 , 0

####### 260 30

####### 380 150

####### 

####### 

####### 

Dựa vào P và R tra đồ thị ta tìm được: t = 0,Vậy: t = 0,88 = 105,

0

CDiện tích bề mặt trao đổi nhiệt:F =

2 1820 m 26. 105 , 5

####### 4994 , 450

1. t

####### Q

#######  

####### 

Tổng số lượng ống:

####### 1080

####### 2 , 3. 3 , 14. 0 , 05. 14

####### 19 , 6. 4

####### .

####### 4

d

####### G

n 2

1

2

1

####### 1  

####### 

####### 

####### 

####### 

Chiều cao của mỗi đoạn ống [gồm hai đoạn]:l 1 = 5 , 4 m

####### 2. 3 , 14. 0 , 05. 1080

####### 1820

2 .d

####### F

1

#######  

####### 

Tiết diện chảy của dòng không khí:f =

2

2 2

2 3 , 2 m

0 , 844. 8

####### 21 , 5

.w

####### G

#######  

####### 

Số ống bố trí ngang dòng không khí:n 1 =

####### 5 , 4 [ 1 , 3. 0 , 053 0 , 053 ]

####### 3 , 2

l[s d ]

f

####### 1 1 2 

####### 

####### 

n 1 = 38 [ống]Số ống bố trí dọc theo dòng không khí:n 2 = 29

####### 38

####### 1080

n

n

1

  [ống]Bài 9:Tính diện tích truyền nhiệt của bộ sấy không khí lò hơi Hình 29. Không khíchuyển động ngang bên ngoài ống. Khói chuyển động trong ống với lưu lượng V 1 =35 m

3

/s, nhiệt độ vào t'f1 = 345

0

C, nhiệt độ ra t''f1 = 160

0

1. Lưu lượng trung bình củakhông khí V 2 = 23 m

3

/s, nhiệt độ vào của không khí t'f2 = 20

0

C, nhiệt độ ra củakhông khí t''f2 = 250

0

1. Tổng số ống n = 2079, đường kính ống d 2 /d 1 = 53/50 mm.ống bố trí so le bước ngang s 1 = 70 mm, bước dọc s 2 = 60 mm. Số ống sắp theochiều ngang n 1 = 77 ống, theo chiều dọc n 2 = 27 ống. Chiều rộng của đường khói b= 5,4 m.Lời giải:Độ chênh nhiệt độ trung bình:t = t.tnctnc =

   

####### 116 C

####### 345 250

####### 160 20

ln

####### 160

####### 

####### 

####### 

#######   

P = 0 , 71

####### 345 20

####### 250 20

####### 

####### 

####### 

R = 0 , 80

####### 250 20

####### 345 160

####### 

####### 

####### 

Tra đồ thị ta được t = 0,t = 0,9 = 104,

0

CDiện tích thực tế khói chuyển động ngang qua:F 1 = n 4 , 1

####### 4

####### 3 , 14. 0 , 05

####### 2079.

####### 4

.d

2 2

 1   m 2Tốc độ trung bình của khói:w 1 = 8 , 5

####### 4 , 1

####### 35

####### F

####### V

1

1

  m/sNhiệt độ trung bình của khói:tf1 = 0,5[345+160] = 252,

0

CTra các thông số vật lý theo 252,

0

C:vf1 = 39,3. m

2

/s;  1 = 4,44. W/mPrf1 = 0,Tính Re đối với khói:Ref1 = 10800

####### 39 , 3. 10

####### 8 , 5. 0 , 05

v

w 6 f 1

1 1   

Nuf1 = 0,021

0 , 43 f 1

0 , 8 f 1 Pr

2tb = 0,975. 0 , 6 0 , 6

l

####### 129

l

####### 132

 W/m 2. 0 KVậy hệ số toả nhiệt được tính gần đúng bằng công thức:k =

0 , 6 1 2 129 /l

####### 1

####### 46 , 5

####### 0 , 0015

####### 26

####### 1

####### 1

####### 1 1

####### 1

#######  

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

k = 0 , 6

4 , 96 l

####### 129

####### 

Lượng nhiệt khói truyền cho không khí:Q = k.tTrong đó:F - diện tích bề mặt truyền nhiệtF = 2dtb.nQ = V 1 .p 2 .Cp2[t''f2 - t'f2]Q = 23,865,012.

3

[250-20]Q = 4630.

3

WThay vào công thức trên ta có:4,63.

6

\= 0 , 6

3

4 , 96 l

1. 3 , 24. 51 , 5. 10. 2079 l. 129. 104 , 5





4,63 = 0 , 6

4 , 96 l

9 , 06. 106 l



Giải phương trình bằng phương pháp đồ thị ta tìm được l = 3,65 m.Diện tích bề mặt truyền nhiệt:F = 2,14,5. .3,65 = 2454 m

2

Bài 10:Xác định các kích thước cơ bản của một thiết bị trao đổi nhiệt dùng hơi bãohoà để gia nhiệt cho nước. Vị trí lắp đặt thiết bị rất chật hẹp. Nước cần gia nhiệt từt' 2 = 20

0

C đến t'' 2 = 95

0

1. Với lưu lượng G 2 = 8,34 kg/s, nước chảy trong ống đồngthau có hệ số dẫn nhiệt  = 104,5 W/m.

0

K, ống có kích thước d 2 /d 1 = 14/12 mm,ngoặt 4 vòng. Hơi bão hoà có áp suất p = 1,27 bar được ngưng bên ngoài để gianhiệt cho nước. Khi tính toán dự kiến tổn thất nhiệt ra môi trường khoảng 2%.Lời giải:Nhiệt lượng nước nhận được:Q = G 2 Cp2[t'' 2 -t' 2 ] = 8,34,18.

3

[95-20]Q = 2620.

3

WHơi bão hoà có áp suất p = 1,27 bar. Tra bảng ta có các thông số sau:ts = 107

0

CEntanpi hơi bão hoà khô:i'' 1 = 2685 kJ/kgEntanpi nước sôi:i' 1 = 447 kJ/kgNếu xem hơi là hơi bão hoà khô, chất lỏng đi ra là nước bão hoà, tổn thất nhiệt là2% từ phương trình cân bằng nhiệt ta xác định được lượng hơi cần thiết cung cấpcho thiết bị:G 1 =

  0 , 98  2685 447 

####### 2620

0 , 98 i'' i'

####### Q

####### 1 1 

####### 

####### 

G 1 = 1,2 kg/sVì vị trí lắp đặt hẹp nên ta chọn loại thiết bị đặt đứng. Để xác định hệ số toả nhiệtphía hơi ta cần biết nhiệt độ vách tw, chiều cao ống h trong thiết bị. Vì các thông sốnày chưa biết nên ta phải áp dụng phương pháp tính gần đúng.Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit:t =

   

s 2

s 2

s 2 s 2

t t' '

t t' ln

t t' t t''

####### 

####### 

#######   

t =

####### 38 C

####### 107 95

####### 107 20

ln

####### 95

####### 

####### 

####### 

####### 

Chọn nhiệt độ vách:tw = ts - 88 C

####### 2

####### 38

####### 107

####### 2

t 0   

####### 

Dự kiến chiều cao h = 2 mNhiệt độ trung bình của màng nước ngưng:tm = 0,5[ts+tw] = 0,5[107+88]tm = 97

0

CTra các thông số của nước ứng với 97

0

C 2 = 960 kg/m

3

 2 = 0,679 W/m.

0

Kv 2 = 0,305. m

2

/sTra các thông số của nước sôi tra theo ts = 107

0

Cr = 2238 kJ/kgMật độ dòng nhiệt:q = k.t = 2383 = 90554 W/m

2

Tính gần đúng lần thứ nhất diện tích bề mặt truyền nhiệt:F =

2

3 29 m 90554

####### 2620. 10

q

####### Q

#######  

Số ống trong một lần ngoặt:m = 984. 3 , 14. 0 , 012. 1 , 5

####### 4. 8 , 34

.w 4

.

####### G

2

2

2 2 1

2   

m = 50 ốngVì nước đi qua 4 lần ngoặt nên tổng số ống của thiết bị sẽ là:n = 4 = 4 = 200 ốngChiều cao ống tính gần đúng lần thứ nhất:h = 3 , 55 m

####### 3 , 14. 0 , 013. 200

####### 29

.d .n

####### F

tb

#######  

####### 

Tiếp tục tính gần đúng lần thứ haiGiả thiết h = 4mtw1 = 84

0

Ctw2 = 83

0

Ctm = 0,5[t's + tw1] = 0,5[107 + 84] = 95,

0

CTra các thông số của nước ứng với 95,

0

C 1 = 962 kg/m

3

 1 = 0,680 W/m.

0

Kv 1 = 0,310. m

2

/s 1 = 0,

 

4 6

3 3

####### 0 , 310. 10. 107 84. 4 , 0

####### 962. 9 , 81. 2238. 10. 0 , 680

####### 



 1 = 3684 W/m

2

.KHệ số toả nhiệt phía nước:Nu 2 = 0,021.

0,

.3,

0,

0 , 25

####### 2 , 13

####### 3 , 12

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

####### 

Nu 2 = 167 2 = 9255

####### 0 , 012

####### 167. 0 , 665

 W/m 2. 0 KHệ số truyền nhiệt của thiết bị:k =

####### 2104

####### 9255

####### 1

####### 104 , 5

####### 0 , 01

####### 3684

####### 1

####### 1

####### 

#######  

W/m

2

.Kq= k.t = 2104 = 79952 W/m

2

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:F = 32 , 5

####### 79952

####### 2620. 10

q

####### Q

3

  m 2Chiều cao ống:h = 3 , 98 m

####### 3 , 14. 0 , 013. 200

####### 32 , 5

.d .n

####### F

tb

#######  

####### 

Kết quả tìm được không khác nhiều với giả thiết, chúng ta chấp nhận kết quả này.Vậy diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là 32,5 m

2

. Chiều cao ống 4m.Bài 11:Phụ tải nhiệt bình quá lạnh của một máy lạnh amoniac là Q = 12,5 kW. Nhiệtđộ ngưng tụ tk = 40

0

1. Nhiệt độ quá lạnh tql = 37

0

1. Nhiệt độ nước vào bình quálạnh tn1= 34

0

C, nhiệt độ nước ra tn2 = 36

0

1. Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt củabình quá lạnh.Lời giải:Bình quá lạnh là một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ngược chiều loại ống lồng ốngnhư Hình vẽ 30. Chọn kích thước như sau:ống ngoài: Da= 70 mm; Di = 60 mmống trong: da = 38 mm; di = 31 mmĐộ chênh entanpi của NH 3 :G = 0 , 868

####### 14 , 4

####### 12 , 5

i

####### Q

#######  

####### 

kg/sLưu lượng thể tích:V = 0 , 001392

####### 581 , 86

####### G 0 , 868

#######  

####### 

m

3

/sTốc độ NH 3 trong Hình vành khăn: Hình 30w=

 

 

6 2 2 2 a

2 1

####### 3 , 14. 10 60 38

####### 0 , 001492. 4

D d 4

####### V

####### 

####### 

####### 

#######  

w = 0,88 m/sĐường kính tương đương của ống Hình vành khăn: