Projekt wielosekcyjnego wymiennika ciepła typu rura w rurze.

Zaprojektować wielosekcyjny wymiennik ciepła typu rura w rurze w układzie strumieni wg rysunku, do ogrzania W2 soku od T2p do T2k czynnikiem grzejnym jest woda dopływająca do wymiennika z masowym natężeniem W1 mająca temp T1p, odcinki rur mają dł. L rura wew. Którą płynie sok ma średnice d1/d2, a zew. Którą płynie woda d3. Własności soku z wyjątkiem lepkości przyjąć jak dla wody.

D₁ = 20mm

D₂ = 24mm

L = 5m

W₁ = 0,6 kg/s

T_2P = 20

T_2K = 75

T_1P = 90

W₂ = 0,6 kg/s

D₃ = 40mm

SEKCJA I - Współprąd

1. Obliczenie powierzchnie przekroju rury wewnętrznej A₁ i przestrzeni pierścieniowej między rurami A

2. Prędkość liniowa

1. Woda

T_śr =

2. Sok

T_śr =

3. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła i przenikania ciepła

Średnica zastępcza

1. Woda

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,3 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·33543^0,8·2,23^0,3·(0,000356/0,000505)^0,14=136,48

= 5740,69

2. Sok

Re =

Pr = 5,5

Nu = 0,023 Re^0,8 Pr^0,4 = 0,023·9552,75^0,8·5,5^0,4 = 69,49

Współczynnik przenikania ciepła K[W/m²K]

4) Obliczenie wielkość C_R

5) Obliczenie liczby jednostek przenikania LJP

6) Sprawność wymiennika

7) Obliczam jedną z końcowych temperatur (woda)

8) Obliczam drugą końcową temperaturę (sok)

W₁C₁(T_1P-T_1K)=W₂C₂(T_2K-T_2P)

SEKCJA II - Przeciwprąd

T_1P = 90

T_2P = 31,4

2. Prędkość liniowa

1. Sok

T_śr =

3. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła i przenikania ciepła

Średnica zastępcza

1. Woda

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,3 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·33543^0,8·2,23^0,3·(0,000356/0,000471)^0,14=137,82

= 5409,43

2. Sok

Re =

Pr = 4,184

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,4 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·12219,4^0,8·4,184^0,4(0,0031275/0,0023)^0,14 =92,96

η_ść = (80+41,455)/2=60,775˚C =>0,0023[Pa·s]

Współczynnik przenikania ciepła K[W/m²K]

4) Obliczenie wielkość C_R

5) Obliczenie liczby jednostek przenikania LJP

6) Sprawność wymiennika

0,1917

7) Obliczam jedną z końcowych temperatur (woda)

8) Obliczam drugą końcową temperaturę (sok)

W₁C₁(T_1P-T_1K)=W₂C₂(T_2K-T_2P)

SEKCJA III - Współprąd

T_1P = 90

T_2P = 42,5

4. Prędkość liniowa

1. Sok

T_śr =

2. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła i przenikania ciepła

Średnica zastępcza

3. Woda

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,3 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·33543^0,8·2,23^0,3·(0,000356/0,000429)^0,14=139,63

= 5480,47

4. Sok

Re =

Pr = 3,405

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,4 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·13471,3^0,8·3,405^0,4(0,00283/0,0021875)^0,14 =81,31

η_ść = (80+52,5)/2=66,25˚C =>0,0021875[Pa·s]

Współczynnik przenikania ciepła K[W/m²K]

4) Obliczenie wielkość C_R

5) Obliczenie liczby jednostek przenikania LJP

3. Sprawność wymiennika

7) Obliczam jedną z końcowych temperatur (woda)

8) Obliczam drugą końcową temperaturę (sok)

W₁C₁(T_1P-T_1K)=W₂C₂(T_2K-T_2P)

IV SEKCJA - Przeciwprąd

T_1P = 90

T_2P = 51,04

2. Prędkość liniowa

1. Sok

T_śr =

2. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła i przenikania ciepła

Średnica zastępcza

3. Woda

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,3 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·33543^0,8·2,23^0,3·(0,000356/0,000406)^0,14=140,7

η_{ść 70,52} = 0,000406 Pa s

= 5522,475

4. Sok

Re =

Pr = 2,95

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,4 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·16683,3^0,8·2,95^0,4(0,00227/0,0020)^0,14 =101,1

Współczynnik przenikania ciepła K[W/m²K]

4) Obliczenie wielkość C_R

5) Obliczenie liczby jednostek przenikania LJP

6) Sprawność wymiennika

0,205

7) Obliczam jedną z końcowych temperatur (woda)

8) Obliczam drugą końcową temperaturę (sok)

W₁C₁(T_1P-T_1K)=W₂C₂(T_2K-T_2P)

V SEKCJA - Współprąd

T_1P = 90

T_2P = 59

2. Prędkość liniowa

1. Woda

T_śr =

2. Sok

T_śr =

3. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła i przenikania ciepła

Średnica zastępcza

4. Woda

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,3 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·33543^0,8·2,23^0,3·(0,000356/0,000378)^0,14=142,13

= 5578,6

5. Sok

Re =

Pr = 2,598

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,4 (η/η_ść)^0,14 = 103,8

η_ść = (80+69)/2=74,5˚C =>0,00185[Pa·s]

Współczynnik przenikania ciepła K[W/m²K]

4) Obliczenie wielkość C_R

5) Obliczenie liczby jednostek przenikania LJP

6. Sprawność wymiennika

7) Obliczam jedną z końcowych temperatur (woda)

8) Obliczam drugą końcową temperaturę (sok)

W₁C₁(T_1P-T_1K)=W₂C₂(T_2K-T_2P)

VI SEKCJA - Przeciwprąd

T_1P = 90

T_2P = 65,4

2. Prędkość liniowa

1. Sok

T_śr =

2. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła i przenikania ciepła

Średnica zastępcza

3. Woda

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,3 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·33543^0,8·2,23^0,3·(0,000356/0,000367)^0,14=142,72

= 5601,76

4. Sok

Re =

Pr = 2,35

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,4 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·20307,4^0,8·2,35^0,4(0,00185/0,0017)^0,14 =107,41

Współczynnik przenikania ciepła K[W/m²K]

4) Obliczenie wielkość C_R

5) Obliczenie liczby jednostek przenikania LJP

6) Sprawność wymiennika

0,212

7) Obliczam jedną z końcowych temperatur (woda)

8) Obliczam drugą końcową temperaturę (sok)

W₁C₁(T_1P-T_1K)=W₂C₂(T_2K-T_2P)

VII SEKCJI - Współprąd

T_1P = 90

T_2P = 70,6

1. Prędkość liniowa

2. Woda

T_śr =

3. Sok

T_śr =

4. Obliczenie współczynnika wnikania ciepła i przenikania ciepła

Średnica zastępcza

5. Woda

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,3 (η/η_ść)^0,14 = 0,027·33543^0,8·2,23^0,3·(0,000356/0,000356)^0,14=143,33

= 5625,7

6. Sok

Re =

Pr = 2,23

Nu = 0,027 Re^0,8 Pr^0,4 (η/η_ść)^0,14 = 105,36

Współczynnik przenikania ciepła K[W/m²K]

4) Obliczenie wielkość C_R

5) Obliczenie liczby jednostek przenikania LJP

Sprawność wymiennika

7) Obliczam jedną z końcowych temperatur (woda)

8) Obliczam drugą końcową temperaturę (sok)

W₁C₁(T_1P-T_1K)=W₂C₂(T_2K-T_2P)

---