Katedra Inżynierii Procesowej PROJEKTOWANIE INSTALACJI

II IŚ_S_1 st.

PRACA PROJEKTOWA

Sz. P. XXX; gr. 2 Temat nr 42/2012

Temat:

„OBLICZENIA CIEPLNO-PRZEPŁYWOWE PŁASZCZOWO-RUROWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA”

Zakres projekt:

1. Wyznaczanie wielkości uzupełniających z bilansu.

2. Obliczanie własności czynników-dla mieszaniny gazów w oparciu o parametry krytyczne.

3. Obliczenia cieplne.

4. Dobór postaci konstrukcyjnej – rurki i płaszcz (dobór wymiennika)

5. Wykonanie szkicu rysunku ofertowego – A3

6. Opracowanie specyfikacji urządzeń – A4

Wymiennik płaszczowo-rurowy przeciwprądowy jedno- lud dwudrogowy z przegrodami lub bez w przestrzeni międzyrurowej.

Dane do obliczeń:

Czynnik gorący A:

- ciśnienie: 0,7 MPa

- temperatura na wlocie: 350 ^oC

-temperatura na wylocie: 250 ^oC

- strumień ${\dot{G}}_{B}$: 10800 kg/h => 3kg/s

Skład: (% udziału objętościowego)

*N₂ 60

*CO₂ 20

*CH₄ 20

Czynnik zimny B:

- ciśnienie 0,6 MPa

- temperatura na wlocie: 50 ^oC

-temperatura na wylocie: 150^oC

- strumień ${\dot{G}}_{B}$: ???

Skład: (% udziału objętościowego)

*powietrze

Opole, 02/2012…………………………………… ………………………………………….

Podpis wykonującego prowadzący zajęcia(podpis)

Katedra Inżynierii Procesowej PROJEKTOWANIE INSTALACJI

II IŚ_S_1 st.

PRACA PROJEKTOWA

Inne ustalenia:

Data: opis: zatw.:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Przebieg konsultacji:

Data: charakterystyka: podpis:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

DANE:	TOK OBLICZENIOWY	WYNIKI:
N2=60% ZN2=0,6 CH4=20% ZCH4=0,2 CO2=20% ZCO2=0,2	Czynnik gorący A: N2=60% ZN2=0,6 CH4=20% ZCH4=0,2 CO2=20% ZCO2=0,2 Masy molowe: MN2=2*14=28 kg/kmol MCH4=12+4*1=16 kg/kmol MCO2=12+2*16=44 kg/kmol Zastępcza masa molowa: MzA=ΣziA*MiA MzA=0,6*28+0,2*16+02*44=28,8 kg/kmol	MzA=28,8 kg/kmol
MzA=28,8 kg/kmol ZN2=0,6 ZCH4=0,2 ZCO2=0,2 MN2=28 kg/kmol MCH4=16 kg/kmol MCO2=44 kg/kmol	Udział masowy: GiA=ziA*$\frac{\mathbf{\text{MiA}}}{\mathbf{\text{MzA}}}$ gN2=0,6*$\frac{28}{28,8}$=0,583333 gCO2=0,2*$\frac{44}{28,8}$=0,305555 gCH4=0,2*$\frac{16}{28,8}$=0,111111	gN2=0,583333 gCO2=0,305555 gCH4=0,111111
Zmiana strumienia: GA=10800 kg/h = 3kg/s GA= 3kg/s
gN2=0,583333 gCO2=0,305555 gCH4=0,111111 tA1=350^oC tA2=250^oC	Średnie ciepło właściwe czynnika gorącego, CpmA 200^oC 300^oC 400^oC N2 29,228 29,383 29,601 CO2 40,059 41,755 43,250 CH4 29,998 42,274 45,180 Średnie ciepło właściwe czynnika gorącego na wlocie, CpmA1 CpmA1|0^350 =ΣgiA­*CpmA1 CpmA1|0^350=0,583333*$\frac{\left\lbrack \left( 29,601 - 29,383 \right)*0,5 + 29,383 \right\rbrack}{28}$+0,305555*$\frac{\left\lbrack \left( 43,250 - 41,755 \right)*0,5 + 41,755 \right\rbrack}{44} + 0,111111*\frac{\left\lbrack \left( 45,180 - 42,274 \right)*0,5 + 42,274 \right\rbrack}{16}$=1,21323 kJ/kg*^oC	CpmA1=1,21323 kJ/kg*^oC CpmA2=1,145551 kJ/kg*^oC
	Średnie ciepło właściwe czynnika gorącego na wylocie, CpmA2 CpmA2|0^250 =0,583333*$\frac{\left\lbrack \left( 29,383 - 29,228 \right)*0,5 + 29,228 \right\rbrack}{28}$+$0,305555*\frac{\left\lbrack \left( 41,755 - 40,059 \right)*0,5 + 40,059 \right\rbrack}{44} + 0,111111*\frac{\left\lbrack \left( 42,274 - 29,998 \right)*0,5 + 29,998 \right\rbrack}{16}$=1,145551 kJ/kg*^oC
N2=79% zN2=0,79 O2=21% zO2=0,21	Czynnik zimny B N2=79% zN2=0,79 O2=21% zO2=0,21 Masy molowe: MN2=2*14=28 kg/kmol MO2=2*16=32 kg/kmol Zastępcza masa molowa: MzB=ΣziB*MiB MzB=0,79*28+0,21*32=28,84 kg/kmol	MzB=28,84 kg/kmol
MzB=28,84 kg/kmol zN2=0,79 zO2=0,21 MN2=2*14=28 kg/kmol MO2=2*16=32 kg/kmol	Udział masowy giB=ziB*$\frac{\mathbf{M}_{\mathbf{\text{iB}}}}{\mathbf{M}_{\mathbf{\text{zB}}}}$ gN2=0,79*$\frac{28}{28,84}$=0,766990 gO2=0,21*$\frac{32}{28,84}$=0,233009	gN2=0,766990 gO2=0,233009

gN2=0,766990 gO2=0,233009 tB1=50^OC tB2=150^OC	Średnie ciepło właściwe czynnika zimnego, CpmB Średnie ciepło właściwe dla powietrza odczytujemy z tablic i dla danych temperaturowych obliczamy za pomocą interpolacji. 0 ^OC 100 ^OC 200 ^OC N2 29,115 29,144 29,228 O2 29,274 29,538 29,931 CpmB1|0^50 =0,766990*$\frac{\left\lbrack \left( 29,144 - 29,115 \right)*0,5 + 29,115 \right\rbrack}{28}$+$0,233009*\frac{\left\lbrack \left( 29,538 - 29,274 \right)*0,5 + 29,274 \right\rbrack}{16}$=1,012049 kJ/kg*^oC CpmB2|0^150=0,766990*$\frac{\left\lbrack \left( 29,228 - 29,144 \right)*0,5 + 29,144 \right\rbrack}{28}$+$0,233009*\frac{\left\lbrack \left( 29,931 - 29,538 \right)*0,5 + 29,538 \right\rbrack}{16}$=1,015989 kJ/kg*^oC	CpmB1=1,012049 kJ/kg*^oC CpmB2=1,015989 kJ/kg*^oC

Wyznaczenie wielkości uzupełniających z bilansu
CpmA1=1,21323 J/kg* ^O C CpmA2=1,145551 J/kg* ^O C ${\dot{G}}_{A}$=3kg/s tA1=350^O C tA2=250^O C
CpmB1=1,012049 J/kg* ^O C CpmB2=1,015989 J/kg* ^O C ${\dot{Q}}_{A}$=414,72825 kW tB1=50 ^O C tB2=150 ^O C
Obliczanie powierzchni wymiany ciepła
tA1=350 ^O C tA2=250 ^O C tB1=50 ^O C tB2=150 ^O C
QA=414,7282kW Δtn=200^O C K=100 W/m^2*K

QA=414,7282kW Δtn=200^O C K=100 W/m^2*K	Obliczeniowa powierzchnia wymiany ciepła, Fobl Fobl = $\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{A}}}{\mathbf{k*}\mathbf{\text{Δt}}_{\mathbf{n}}}$ k-współczynnik przenikania ciepła Fobl=$\frac{414728,2}{100*200}$= 20,74 m^2	Fobl=20,74m^2
Obliczenia własności czynników dla mieszaniny gazów w oparciu o parametry krytyczne
tA1= 350 ^O C tA2=250 ^O C	Parametry zredukowane dla czynnika gorącego A Średnia temperatura czynnika A ; Tsr.A Tsr.A=$\frac{\mathbf{t}_{\mathbf{A}\mathbf{1}}\mathbf{+}\mathbf{t}_{\mathbf{A}\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}$ + 273,15=$\frac{350 + 250}{2}$+273,15=573,15K	Tsr.A=573,15 K
zN2=0,6 zCo2=0,2 zCH4=0,2 Tablica T-12/32 Tkr,  N2 =126,05 K Tkr, CO2=304,15 K Tkr, CH4=190,65 K	Temperatura krytyczna czynnika A, Tkr.A Tkr.A=$\sum_{}^{}\mathbf{Z}_{\mathbf{\text{iA}}}$ * Ti, kr, A Tkr.A= (0,6*125,05) + (0,2 * 304, 15 ) + (0,2 * 190,65)= = 174,56 K	Tkr.A=174,56 K
Tsr, A= 573,15 K Tkr, A=174,59 K	Temperatura zredukowana czynnika A; Tr, A Tr, A = $\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{sr,A}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{kr,A}}}$ Tr, A= $\frac{573,15}{174,59}$ = 3,283 K	Tr, A=3,283 K
Zn2=0,6 ZCO2=0,2 ZCH4=0,2 Tablica 1-12/32 Pkr, N2=339,3*10^4 Pa Pkr, CO2=735,5 * 10^4Pa Pkr, CH4=492,9*10^4Pa	Ciśnienie krytyczne czynnika A ; Pkr, A Pkr, A=$\sum_{}^{}\mathbf{zi,A}$* Pkri, A Pkr, A=[0,6*339,3+o,2*735,5+0.2*492,9]*10^4= =449,26*10^4 Pa	Pkr, A=449,26*10^4 Pa
Pkr, A=449,26*10^4 Pa P?? = 0,7* 10^6 Pa	Zredukowane ciśnienie czynnika A ; Pr, A Pr, a = $\frac{\mathbf{\text{PA}}}{\mathbf{P}_{\mathbf{kr,A}}}$ $P_{r,a}\ = \frac{0.7*10^{6}}{449,26*10^{4}}$ = 0,156 Pa	Pr, a = 0,156 Pa
Pr, A= 0,156 Pa Tr, A=3,283 K	Współczynnik ściśliwości , ZA ZA=f(Pr,A ; Tr, A) Współczynnik ściśliwości ˵z ̏ odczytano z tablic do obliczeń procesowych Tablica II-11/56	ZA=1,0

Pr, A = 0,156 Pa Tr, A=3,283 K	Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości  nr, A nr,A= f(Pr,A; Tr,A) Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości nr, A odczytano z wykresu z tablic do obliczeń procesoryjnych Tablica 2-12/56	nr, A=1,2
zN2=0,6 zCo2=0,2 zCH4=0,2 Z tablic procesowych nkr, N2=180*10^−7Pa*s nkr, CO2=343*10^−7Pa*s nkr, CH4=159*10^−7Pa*s	Krytyczny dynamiczny współczynnik lepkości nkr, A Tablica 2 -13/57 nr,A=$\sum_{}^{}{\mathbf{y}_{\mathbf{i}\mathbf{,}\mathbf{A}}\mathbf{*}\mathbf{\eta}_{\mathbf{\text{kri}}\mathbf{,}\mathbf{A}}}$ nkr, A=[0,6*180+0,2*343+0,2*153] * 10^−7=208,4*10^−7 Pa*s	nkr, A=208,4*10^−7Pa*s
nr, A=1,2 nkr, A=208,4*10^−7 Pa*s	Dynamiczny współczynnik lepkości nkr, A nakt, A=nr, A * nkr, A nakt, A= 1,2 * 208,4 * 10^−7=2,501 * 10^−7 Pa*s	nakt, A=2,501 * 10^−7 Pa*s
Pr, A = 0,156 Pa Tr, A=3,283 K	Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła, λr, a  λr,a=f(Pr,A ; Tr,A) Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła odczytano z wykresu tablic do obliczeń procesowych Tablica 2-14	λr, a=1,3
zN2=0,6 zCo2=0,2 zCH4=0,2 Z tablic procesowych: λkr, N2=0,0329 W/ m*K λkr, CO2=0,0450 W/ m*K λkr, CH4=0,0495 W/ m*K	∖nλkr, A λkr, A = ( 0,6 * 0,0329) + (0,2 * 0,0450) + (0,2 * 0,0495)= =0,03864 W/m*K	λkr, A=0,03864 W/m*K
λkr, A=0,03864 W/m*K λr, a=1,3	Współczynnik przewodzenia ciepła czynnika A λakt, A λakt, A= λr, a * λkr, A λakt, A = 1,3 * 0,03864 = 0,050232 W/m* K	λakt, A = 0,05023 W/m*K
tB1=50 ^O C tB2=150 ^O C	Parametry zredukowane dla czynnika zimnego, B Średnia temp. Czynnika zimnego B. – Tśr,B Tsr, B=$\frac{t_{B1} + \ t_{b2}\ }{2}$ + 273,15 = $\frac{50 + 150}{2}$ + 273,15=373,15K	Tsr, B = 373,15K

zN2 = 0,79 zO2 = 0,21 Z tablic procesowych Tkr, N2 = 126,05 K Tkr, O2 = 154,35 K	Temperatura krytyczna czynnika B; Tkr, B B $\mathbf{T}_{\mathbf{kr,B}}\mathbf{= \ }\sum_{}^{}\mathbf{zi,B}$ * Tkri, B Tkr, B = (0,79 * 126,05) + (0,21 * 154,35) = 131,99 K	Tkr, B = 131,99 K
Tsr, B = 373,15K Tkr, B = 131,99	Temperatura zredukowana czynnika B ; Tr, B $$\mathbf{T}_{\mathbf{r,B}}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{sr,B}}}{\mathbf{T}_{\mathbf{kr,B}}}$$ $T_{r,B}\mathbf{= \ }\frac{373,15}{131,99}$ = 2,827 K	Tr, B = 2,827 K
zN2 = 0,79 zO2 = 0,21 Z tablic procesowych Pkr, N2= 339,3 * 10^4Pa Pkr, O2504, 1* 10^4Pa	Ciśnienie krytyczne mieszaniny B; Pkr, B Pkr, B = $\sum_{}^{}\mathbf{zi,B}$ * Tkri, B Pkr, B = [ 0,79 * 339,3 + 0,21 * 504,1] * 10^4 = 373,91* 10^4	Pkr, B=373,91*10^4Pa
Pkr, B=373,91*10^4Pa PB = 0,6* 10^6 Pa	Zredukowane ciśnienie czynnika B; Pr, B Pr, B=$\frac{\mathbf{\text{PB}}}{\mathbf{P}_{\mathbf{kr,B}}}$= $\frac{0,6*10^{6}\ }{373,91*10^{4}}$ = 0, 160 Pa	Pr, B = , 160 Pa
Pr, B = , 160 Pa Tr, B = 2,827 K	Współczynnik ściśliwości, ZB ZB= f (Pr, B ; Tr, B) Współczynnik ściśliwości „z” , odczytano z tablic do obliczeń procesowych	ZB = 1,0
Pr, B = , 160 Pa Tr, B = 2,827 K	Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości, nr, B nr,B= f (Pr,B ;  Tr,B)	nr, B= 1,20
zN2 = 0,79 zO2 = 0,21 Z tablic procesowych nkr, N2=180 * 10^−7 Pa * s nkr, O2=250 * 10^−7 Pa * s	Krytyczny dynamiczny współczynnik lepkości, nkr, B nkr, B = $\sum_{}^{}\mathbf{z}_{\mathbf{i,B}}$ * nkri, B nkr, B= [ 0,79 * 180 + 0,21 * 250] * 10^−7 = 194 * 10^−7 Pa * s	nkr, B=194 * 10^−7 Pa * s
nr, B= 1,20 nkr, B=194,7 * 10^−7 Pa * s	Dynamiczny współczynnik lepkości czynnika B; nB nakt, B=nr, B * nkr, B nakt, B= 1,20 * 194,7 * 10^−7 = 2,336 * 10^−5 Pa * s	nakt, B=2,336 * 10^−5 Pa * s
Pr, B = , 160 Pa Tr, B = 2,827 K	Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła, λr, B  λr,B= f (Pr, B ; Tr, B ) Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła odczytano z wykresu tablic do obliczeń procesowych	λr, B= 1,20

zN2 = 0,79 zO2 = 0,21 Z tablic procesowych λkr, N2=0,0329 W/ m*K λkr, CO2=0,0450 W/ m*K	Krytyczny współczynnik przewodzenia ciepła λkr, B= $\sum_{}^{}\mathbf{zi,B}$ * λKri, B λkr, B= ( 0,79 * 0,0329) + (0,21 * 0,0434)= 0,0351 W/m*K	λkr, B=0,0351 W/m*k
λr, B= 1,20 λkr, B=0,0351 W/m*k	Współczynnik przewodzenia ciepła czynnika B; λB λakt, B = λr, B * λkr, B λakt, B = 1,20 * 0,0351 = 0,04212 W/m*K	λakt, B = 0,04212 W/m*K
Wyznaczanie gęstości czynników
Tsr, A = 573,15K PA = 0,7* 10^6 Pa MZA=28,8kg/kmol ZA=1,0 MR=8314,7 J/kmol *K Tsr, B = 373,15K PB = 0,6* 10^6 Pa MZB=28,84kg/kmol ZB=1,0 MR=8314,7 J/kmol *K	Gęstość czynnika gorącego, ρA ρA=$\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{A}}\mathbf{*}\mathbf{M}_{\mathbf{\text{ZA}}}}{\mathbf{Z}_{\mathbf{A}}\mathbf{*}\left( \mathbf{\text{MR}} \right)\mathbf{*}\mathbf{T}_{\mathbf{sr,A}}}$ ρA=$\frac{{0,7*10}^{6}*28,8}{1,0*\left( 8314,7 \right)*573,15}$=4,230 kg/m^3 Gęstość czynnika zimnego, ρB ρB=$\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{B}}\mathbf{*}\mathbf{M}_{\mathbf{\text{ZB}}}}{\mathbf{Z}_{\mathbf{B}}\mathbf{*}\left( \mathbf{\text{MR}} \right)\mathbf{*}\mathbf{T}_{\mathbf{sr,B}}}$ ρB=$\frac{{0,6*10}^{6}*28,84}{1,0*\left( 8314,7 \right)*373,15}$=5,577 kg/m^3	ρA=4,230 kg/m^3 ρB=5,577 kg/m^3
Dobór Wymiennika
	Powierzchnia całkowita pola przekroju rurek dla czynnika gorącego, A A=$\frac{G_{A}}{w*\rho*A}$ $A_{A} = \frac{3}{12*4,230}$ = 0,047m^2	AA=0,047m^2
AA=0,047m^2	Wymiary wymiennika Z norm wybrano wymiennik dwudrogowej Bez przegród o : - o wiązce rur : dzxg = 20x2,6mm - o podziałce : t = 26mm - przekroju wewnętrznego rurek Aw = fw2= 0,0480 - wewnętrznej średnicy : Dw = 700mm - liczbie rurek : n= 279 - przekroju przestrzeni międzyrurowej Am= fm= 0,2094m^2 - średnica koła ograniczającego otwory : d1 = 680mm - długości rurek wewnętrznych : L = 1,2m - zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła : Fz = 75,4m^2	dzxg = 20x2,6mm t = 26mm fw2=0,0480 Dw = 700mm N= 279 fm= 0,2094m^2 d1 = 680mm L= 1,2m Fz = 75,4m^2

a= 0,870 Fz= 30,12 Fobl=20,74 m^2	Fr = $\frac{\mathbf{F}_{\mathbf{sr}}\mathbf{-}F_{\text{obl}}}{F_{\text{obl}}}$ = $\frac{\left( \mathbf{a*}F_{z} \right)\mathbf{- \ }F_{\text{obl}}\mathbf{\ }}{F_{\text{obl}}}$ Fr= $\frac{\left( 0,870*\ 30,12 \right) - \ F_{\text{obl}}\text{\ \ }}{F_{\text{obl}}}$ * 100% = 26,35%	Fr=26,35%
d2 = 20mm G = 2,6mm	Średnia wewnętrzna rurek; dw dw=d2−(2 * g) dw = 20-(2*2,6) = 14,8mm	dw=0,0148m
${\dot{G}}_{A}$= 3kg/s fw2= 0,0480m^2 𝜚A= 4,230 kg/m^3	Rzeczywista prędkość gazu w rurkach, WA wA=$\frac{\mathbf{G}_{\mathbf{A}}}{fw*\ \varrho_{A}}$ wA=$\frac{3}{0,0480*4,230}$ = 14,78 m/s Rzeczywista prędkość gazu w przestrzeni międzyrurowej, wB wB=$\frac{\mathbf{G}_{\mathbf{B}}}{fm*\ \varrho_{B}}$ wB=$\frac{3,879}{0,2094*5,577}$ = 3,32 m/s	wA=14,78 m/s wB=3,32 m/s
tAsr= 300^OC gN2= 0,583333 gco2=0,305555 gCH4=0,111111	Czynnik gorący w rurkach A; ciepło właściwe CpA Cp| 300^OC N2 CO2 CH4 29,952 46,515 50,941 CpA |0^300 = $\frac{0,583333*29,952}{28}$ + $\frac{0,305555*46,515}{44}$+$\frac{0,111111*50,941}{16}$= =1,3006 kJ/kg*K	CpA=1,3006 kJ/kg*K
WA=14,78 m/s dw = 0,0148m 𝜚A= 4,230 kg nA=2,501 * 10^−5 Pa*s	Liczba Reynoldsa ; ReA ReA=$\frac{\mathbf{W}_{\mathbf{A}}\mathbf{*\ }\mathbf{D}_{\mathbf{w}}\mathbf{*\ }\mathbf{\varrho}_{\mathbf{A}}\mathbf{\ }}{\mathbf{n}_{\mathbf{A}}}$ ReA= $\frac{14,78*\ 0,0148*\ \ 4,230\ }{2,501\ *\ 10^{- 5}}$= 36997	ReA= 36997
CpA = 1, 3006 kJ/kg*K nA=2,501 * 10^−5 Pa*s λA= 0,050232 W/m*K	Liczba Prandtla, Pr,A Pr, A=$\frac{\mathbf{\text{Cp}}_{\mathbf{A}}\mathbf{*\ }\mathbf{n}_{\mathbf{a}}}{\mathbf{\text{\ λ}}_{\mathbf{a}}}$ Pr, A= $\frac{1,3006*2,501\ *\ 10^{- 5}}{0,050232}$= 0,647	Pr,A=0,647
c= 0,023 A=0,8 B=0,4 PrA= 0,647 ReA= 36997	Liczba Nusselta, Nua Nua=c * ReA^A * PrA^B NuA= 0,023 * 36997^0, 8 * 0, 647^0, 4= 87, 221	NuA=87, 221

NuA=87, 221 λA= 0,050232 W/m*K dw = 0,0148	Współczynnik wnikania ciepła w rurkach, αA αA= $\frac{\mathbf{\text{Nu}}_{\mathbf{A}}\mathbf{*}\mathbf{\text{\ λ}}_{\mathbf{A}}}{\mathbf{d}_{\mathbf{w}}}$ αA= $\frac{87,\ 221*0,050232\ }{0,0148}$= 296,03 W/m^2*k	αA=296,03 W/m^2*k
tsrB= 100^OC gN2= 0,766990 gO2= 0,233009	Czynnik zimny w przestrzeni międzyrurowej, B Rzeczywiste ciepło właściwe, CpB Cp|0^t 100^OC N2 O2 29,199 19,877 Cp|0^100=$\frac{0,766990*29,199}{28}$ + $\frac{0,233009*29,877}{16}$ = 1,235 kJ/kg*K	CpB=1,235 kJ/kg*K
CpB=1,236 kJ/kg*K λB= 0,04212 W/m*K nB=2,336 * 10^−5 Pa*s	Liczba Prandtla, PrB PrB = $\frac{\mathbf{\text{Cp}}_{\mathbf{B*\ }\mathbf{n}_{\mathbf{B}}}}{\mathbf{\text{\ λ}}_{\mathbf{B}}}$ PrB = $\frac{1,236*\ 2,336\ *\ 10^{- 5}\ }{0,04212}$ = 0, 685	PrB=0, 685
n= 279 dw = 0,7 dz= 0,02m	Średnica ekwiwalentna; de de=$\frac{\mathbf{4*F}}{\mathbf{O}}$ de= $\frac{\mathbf{4*(}\frac{\mathbf{\pi*}{\mathbf{D}_{\mathbf{w}}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{4}}\mathbf{- n*\ }\frac{\mathbf{\pi*\ }{\mathbf{d}_{\mathbf{2}}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{4}}\mathbf{)}}{\mathbf{\pi\ *}\mathbf{\text{\ D}}_{\mathbf{w}}\mathbf{+ \ n\ *\ \pi\ *\ }\mathbf{d}_{\mathbf{z}}}$ = $\frac{{\mathbf{D}_{\mathbf{w}}}^{\mathbf{2}}\mathbf{- n\ *\ }{\mathbf{d}_{\mathbf{2}}}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{D}_{\mathbf{w}}\mathbf{+ \ n\ *\ }\mathbf{d}_{\mathbf{2}}}$ de = $\frac{{0,7}^{2} - 279\ *\ {0,02}^{2}}{0,7 + 279*0,02}$ = 0,06025m	de=0,06025m

de = 0, 06025m wB = 3, 32 m/s ηB = 2, 336  •  10^−5 Pa •s ρB =5, 577 kg/m^3	Liczba Reynoldsa ReB ReB = $\frac{W_{B}\ \bullet \ d_{e}\ \bullet \ \rho_{B}}{\eta_{B}}$ ReB = $\frac{3,32\ \bullet 0,06025\ \bullet 5,577}{2,336\ \bullet \ 10^{- 5}}$ = 47755	ReB = 47755
c = 0,023 A = 0,8 B = 0,4 de = 0,06025m dz = 0,02m ReB = 47755 PrB = 0,685	Liczba Nuselta, NuB NuB = c • $\left( \frac{d_{e}}{d_{z}} \right)^{0,6} \bullet \ {\text{Re}_{B}}^{A}$ • PrB^B NuB = 0,023 $\bullet \left( \frac{0,06025}{0,02} \right)^{0,6} \bullet \ 47755^{0,8}$ • 0, 685^0, 4 = 212,117	NuB = 212,117
NuB = 212,117 de = 0,06025m λB = 0,04212 W/m^2 •K	Współczynnik wnikania ciepła w przestrzeni międzyrurowej, λB λB = $\frac{\mathbf{\text{Nu}}_{\mathbf{B}}\mathbf{\ \bullet \ }\mathbf{\lambda}_{\mathbf{B}}}{\mathbf{d}_{\mathbf{e}}}$ λB = $\frac{212,117\ \bullet \ 0,04212}{0,06025}$ = 148,29 W/m^2 •K	λB = 148,29 W/m^2 •K
αA =  296,03 W/m^2 •K αB= 148,29 W/m^2 •K	$$\alpha_{r} = \ \frac{\alpha_{A} - \alpha_{B}\ }{\alpha_{A}}\ \bullet 100\%$$ $\alpha_{r} = \ \frac{296,03\ - 148,29\ }{296,03\ }\ \bullet 100\%\ $= 49,91%	αr =  49,91%
L=1,2m np = 4	αA > αB o 49,91% → wymiennik z przegrodami Założenie: układ z 4 przegrodami (np) Obliczenie odległości między przegrodami: h = $\frac{L}{n_{P} + 1} = \ \frac{1,2}{4 + 1}\ = 0,24m$	h = 0,24m
t = 26 dz = 20	Odczytanie z wykresu zależności $\frac{t}{d_{z}}$ $\frac{t}{d_{z}} = \ \frac{26}{20} = 1,3 \rightarrow \ \psi =$0,5	ψ=0,5
L = 1,2m DW= 0,7m dz = 0,02 m = 279	Obliczenie różnicy objętości wymiennika i rurek: V-$V_{r} = \ \left( \frac{\pi \bullet {D_{W}}^{2}}{4} - m \bullet \ \frac{\pi \bullet {d_{2}}^{2}}{4} \right)$ V-$V_{r} = \ \left( \frac{\pi \bullet {0,07}^{2}}{4} - 279 \bullet \ \frac{\pi \bullet {0,02}^{2}}{4} \right)$ = 0,297044m^3	V-Vr=0,297044m^3
h = 0,24m ψ=0,5	Obliczenie strzałki cos przegrody Warunek: b< $\frac{D}{2}$ b = $\sqrt{2}$ • h • ψ = $\sqrt{2} \bullet$ 0,24 •0, 5 = 0, 1697m	b = 0, 1697m
L = 1,2m DW= 0,7m h = 0,24m ψ=0,5	Obliczenie przekroju minimalnego przegrody: $F_{\min} = \ \frac{V - V_{r}}{L_{A}} \bullet \psi$ $F_{\min} = \ \frac{0,297044}{3,56} \bullet 0,5 = 0,04172$ m^2	Fmin = 0, 04172 m^2
GB= 3,079 kg/s Fmin = 0, 04172 m^2	Obliczenie prędkości masowej: $g_{\max} = \ \frac{G_{B}}{F_{\min}} = \ \frac{3,079}{0,04172}$ = 92,98kg/m^2 • s	gmax =  92,98 kg/m^2 • s
tsc =200 tBsr = 100	Obliczenie średniej temperatury warstwy przyściennej: tf = $\frac{t_{\text{sc}} + {t_{B}}_{sr}\ }{2}$ tf = $\frac{200 + 100\ }{2} = \ $150	tf =150
tf =150 Tkr, B = 131,99K Pkr, B = 373,91•10^4Pa PB = 0,6 •10^6Pa	Obliczenie parametrów powietrza dla tf Tf = 423,15K $$T_{tr,B} = \ \frac{T_{f}}{T_{kr,B}} = \ \frac{423,15}{131,99} = 3,21$$ Pr, B = $\frac{P_{B}}{P_{kr,B}}$ = $\frac{0,6\ \bullet 10^{6}}{373,91 \bullet 10^{4}} = 0,1605$	Tf = 423,15K Ttr, B = 3, 21 Pr, B = 0, 1605

Tr, B = 3,21 Pr, B=0,1605	Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości, nr, B nr, B= f (Tr, B ; Pr, B) nr, B= 1,2 Pa * s	nr, B= 1,2 Pa * s
nkr, N2=180 * 10^−7 Pa*s nkr, O2=250 * 10^−7 Pa*s nr, B=1,2 Pa *s	Aktualny dynamiczny współczynnik lepkości nAKT, B= nr, B * nkr, B $n_{br,B =}\sum_{}^{}\text{riB}$ * nrri, B nkr, B= 194,7 * 10^−7 Pa * s nAKT, B= 1,2 * 194,7 * 10^−7 = 133,64 * 10^−7 Pa * s	nkr, B= 194,7 * 10^−7 Pa * s nAKT, B=133,64 * 10^−7 Pa * s
Tr, B = 3,21 Pr, B=0,1605	Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła λr, B= f (Tr, B ; Pr, B)  λr, B=1,25 W/mK	λr, B=1,25 W/mK
λkr, N2=0,0329 W/mk λkr, O2=0,0434 W/mK	Aktualny współczynnik przewodzenia ciepła λAKT, B= λr, B * λkr, B $\lambda_{br,B =}\sum_{}^{}\text{riB}$ * λrri, B λkr, B= 0,79 * 0,0329 + 0,21 * 0,0434 = 0,0351 W/mk λAKT, B= 1,25 * 0,0251 = 0,0439 W/mK	λAKT, B=0,0439 W/mK

tf=150 ^OC gmax= 92,98 d2=0,02m nAKT, B=233,64 * 10^−7 Pa * s CpmB=1,01335 kJ/kg*K λ,B=0,0439 W/mK E= 0,6	Cpm [kJ/kg*K] Powietrze 100 ^OC 200 ^OC 1,0108 1,0159 Cpm, B=$\left( \frac{1,0159 - 1,0108}{200 - 100} \right)$ * (150 – 100) + 1,0108= 1,01335 kJ/kg*K Re, B= $\frac{g_{\max}*\ d_{2}}{n_{\mathbf{AKT,B}}}$ = $\frac{92,98*0,02}{233,64\ *\ 10^{- 7}\ }$ = 79592 Pr, B= $\frac{C_{\text{pmB}}*\ n_{,B}}{\text{\ λ}_{,B}}$ = $\frac{1,01335*\ 10^{3\ }*233,64*\ 10^{- 7}\ }{0,0439}$ = 0,539 NuB=E * o,33Re ????????????????	Cpm, B=1,01335 kJ/kg*K Re, B=79592 Pr, B=0,539
NuB= 141 λ=0,0439 d2=0,02m	αB=$\frac{\text{Nu}_{B}*\ \lambda}{d}$ = $\frac{141*\ 0,0439}{0,02}$ = 309,50 W/ m^2K	αB= W/ m^2K
$\frac{1}{\alpha_{p}}$ = 0,000353 m^2K/W $\frac{1}{\alpha_{g}}$=0,00176 m^2K/W	Obliczanie współczynnika przenikania $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{k}}$ = $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\alpha}_{\mathbf{A}}}$= $\frac{\mathbf{S}}{\mathbf{\lambda}}$ + $\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\alpha}_{\mathbf{B}}}$ + $\sum_{}^{}{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\alpha}_{\mathbf{0}}}\mathbf{\ }}$ $\sum_{}^{}{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\alpha}_{\mathbf{0}}}\mathbf{\ }}$=$\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\alpha}_{\mathbf{p}}}\mathbf{+ \ }\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\alpha}_{\mathbf{g}}}$ => opory zanieczyszczen Dobieram materiał na rurki K10 $\frac{1}{k}$= $\frac{1}{296,03}$= $\frac{0,002}{50}$ + $\frac{1}{309,50}$ +0,000353+0,00176=0,008761 m^2K/W	$\frac{1}{k}$=0,008761 m^2K/W K=115 W/m^2K
Q=414,7282kW Δtn=200^O C K=115 W/m^2*K L=1,2m Fz=30,12m^2	Poprawka doliczeniowa powierzchni wymiany ciepła Fobl = $\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{A}}}{\mathbf{k*}\mathbf{\text{Δt}}_{\mathbf{n}}}$ Fobl= $\frac{414,7282}{115*200}$ =18,03 m^2 Fsr= 0,9 * 30,12 = 27 ,11m^2 Fr=$\frac{27,11 - 18,03}{12,03}$ * 100% = 50,36% Wymiennik ma 1,2m i jest zaprojektowany z 50% rezerwą	Fobl=18,03 m^2
dzk=273mm gk=7,1mm	Dobieram króćce o wymiarach (warunki: dwk<$\frac{\mathbf{\text{DW}}}{\mathbf{2}}$, w < 40 m/s) dzk x gk= 273 x 7,1 mm dwk=dzk – 2 *gk dwk=273 – 2*7,1=258,8mm=0,2588m	dwk=0,2588m

PA- o,7 * 10^6 Pa MZA= 28,8 kg/kmol MR=8314 TA1 = 623,15K GA=3kg/s dwk=0,2588m ρA1-3,89 kg/m^3 TA2=523,15K PB=0,6*10^6 Pa MZB=28,84 kg/kmol TB1=323,15k GB=3,879 kg/s ρB1=6,44 kg/m^3 TB2=423,15K	Prędkość w króćcach : /4 króćce/ W= $\frac{4*G}{\pi{d_{\text{wk}}}^{2}*e}$ ρA1=$\frac{PA*M_{\text{ZA}}\ }{\left( \text{MR} \right)T_{A1}}$ = $\frac{o,7\ *\ 10^{6}*\ 28,8\ }{8314*\ 623,15}$=3,89 kg/m^3 $W_{A1}\frac{4*M_{\text{ZA}}}{\pi{d_{\text{wk}}}^{2}*e_{A1}}$=$\frac{4*3}{\pi*\ {0,2588}^{2}*3,89}$ = 14 ,67 m/s ρA2=$\frac{PA*M_{\text{ZA}}\ }{\left( \text{MR} \right)T_{A2}}$ = $\frac{o,7\ *\ 10^{6}*\ 28,8\ }{8314*\ 523,15}$=4,64 kg/m^3 $W_{A2}\frac{4*M_{\text{ZA}}}{\pi{d_{\text{wk}}}^{2}*e_{A2}}$=$\frac{4*3}{\pi*\ {0,2588}^{2}*4,64}$ =12,30 m/s ρB1=$\frac{PA*M_{\text{ZB}}\ }{\left( \text{MR} \right)T_{B1}\ }$ = $\frac{o,6\ *\ 10^{6}*\ 28,8\ }{8314*\ 323,15}$=6,44 kg/m^3 $W_{B1}\frac{4*M_{\text{ZB}}}{\pi{d_{\text{wk}}}^{2}*e_{B1}}$=$\frac{4*3,879}{\pi*\ {0,2588}^{2}*6,44}$ =11,46 m/s eB2=$\frac{PA*M_{\text{ZB}}\ }{\left( \text{MR} \right)T_{B2}\ }$ = $\frac{o,6\ *\ 10^{6}*\ 28,8\ }{8314*\ 423,15}$=4,92?? $W_{B2}\frac{4*M_{\text{ZB}}}{\pi{d_{\text{wk}}}^{2}*e_{B2}}$=$\frac{4*3,879}{\pi*\ {0,2588}^{2}*4,92}$ =15,00 m/s	ρA1=3,89 ?? wA1=14 ,67 m/s