Dane | Tok obliczeń | wyniki |
---|---|---|
tw1=14oC t1 = 10oC t2 = 20oC ρ1=999,6 kg/m3 ρ1=998,2 kg/m3 |
PODSTAWOWE PARAMETRY: Parametry na odcinku zimnym: $\rho_{w2} = \ \frac{\rho_{2} - \rho_{1}}{t_{2} - t_{1}}*\ \left( t_{w1} - t_{1} \right) + \rho_{1}$ $\rho_{w2} = \frac{998,2 - 999,6}{20 - 10}*\ \left( 14 - 10 \right) + 999,6 = 1000,16\ kg/m3$ |
ρw2 = 1000, 16 kg/m3 |
tw1=14oC t1 = 10oC t2 = 20oC η1=13,0427 Pa*s η2=10,0008 Pa*s |
$\eta_{w2} = \ \frac{\eta_{2} - \eta_{1}}{t_{2} - t_{1}}*$ (tw1−t1) + η1 $\eta_{w2} = \ \frac{10,0008 - 13,0427}{20 - 10}$ * (14−10) + 13, 0427 = 11, 826 * 10−4 Pa*s |
ηw2 = 11, 826 * 10−4 Pa*s |
tw1=70oC t1 = 70oC t2 = 70oC ρ1=977,7 kg/m3 ρ1=991,67 kg/m3 |
Parametry na odcinku gorącym: ρwg= $\frac{\rho_{2} - \rho_{1}}{t_{2} - t_{1}}*\ \left( t_{w1} - t_{1} \right) + \rho_{1}$ $\rho_{\text{wg}} = \ \frac{977,7}{70}*70\ \left( 70 - 70 \right) + 977,7 = 991,67$ kg/m3 |
ρwg = 991, 67 kg/m3 |
tw1=70oC t1 = 70oC t2 = 70oC η2=4,0586*10−4 Pa*s |
$\eta_{\text{wg}} = \ \frac{\eta_{2} - \eta_{1}}{t_{2} - t_{1}}*$ (tw1−t1) + η1 $\eta_{\text{wg}} = \frac{4,0586*10^{- 4}}{70} + 4,0586*10^{- 4} = 4,11658*10^{- 4}\ Pa*s$ |
|
tw1=14oC tw2 =70oC |
średnia temperatura procesu: $t_{sr} = \ \frac{t_{w1} + t_{w2}}{2}$ $t_{sr} = \ \frac{14 + 70}{2}$ = 42oC |
tsr = 42oC |
Cp1=4199,36 Cp2=4199,36 |
ciepło właściwe procesu: Cpśr =$\ \frac{C_{p1} + C_{p2}}{2}$ Cpśr =$\ \frac{4199,36 + 4199,36}{2} = \ 4199,36$ |
Cpśr = 4199, 36 |
pA = 2 bary p1 = 1,98 p2 = 2,70 r1 = 2202,8 r2 = 2174,3 |
Entalpia parowania wody dla ciśnienia nasycenia pary: r= $\frac{r_{2} - r_{1}}{p_{2} - p_{1}}*\ \left( p_{A} - p_{1} \right) + r$ r= $\frac{2174,3 - 2202,8}{2,70 - 1,98}*\ \left( 2 - 1,98 \right) + 2202,8 = 2203,59$ |
r = 2203, 59 |
WYMIENNIK CIEPŁA | ||
$\dot{m_{p}}$=1989kg/h r=2203, 59 |
Ciepło teoretyczne pary: $\dot{Q}$t=$\dot{m_{p}}$*r $\dot{Q}$t=0, 5525*2203, 59=1217,48 |
$\dot{Q}$t=1217,48 |
$\dot{Q}$t=1217,48 | Ciepło rzeczywiste pary: $\dot{Q}$rz=$\dot{Q}$t-Qstr=0,9*Qt $\dot{Q}$rz=1217,48*0,9=1095,732 |
$\dot{Q}$rz=1095,732kJ/s |
$\dot{Q}$rz=1095,732kJ/s Cp=4199,36 ∆t= tw2- tw1=56 oC |
Strumień masowy wody: $\dot{Q}$rz=mw*Cp*∆t mw=$\frac{Q_{\text{rz}}}{Cp*t}$=$\frac{1095,732}{4199,36*56}$=4,66kg/s Qrz=4,66*4199,36=19569 |
mw=4,66kg/s Qrz=19569 |
PA=2 bary P1=1,98 P2=2,70 t1=120 oC t2=130 oC |
Temperatura nasycenia pary: tn=$\frac{t2 - t1}{p2 - p1}$*(pA-p1)+t1 tn=$\frac{130 - 120}{2,70 - 1,98}$*(2-1,98)+120=120,28 oC |
tn=120,28 oC |
Średnia logarytmiczna różnica temperatur w wymienniku: ∆tn=$\frac{t1 - t2}{\ln\frac{t1}{t2}}$ ∆t1=tn-tw1 ∆t2=tn-tw2 ∆t1=120,28-14=106,28 oC ∆t2=120,28-70=50,28 oC ∆tn=$\frac{106,28\ - 50,28}{\ln\frac{106,28}{50,82}}$=74,82oC |
∆tn=74,82oC | |
Kondensacja pary dla konwekcji wymuszonej mieści się w zakresie: K=850÷4500W/m2K Zakładam: k=1000W/m2K |
k=1000W/m2K | |
$\dot{Q}$rz=1095,732kJ/s k=1000W/m2K ∆tn=74,82oC |
Średnia powierzchnia wymiany ciepła: Qrz=k*F*∆tn Fśr=$\frac{\text{Qrz}}{k*tn}$=$\frac{1095,732}{1000*74,82}$=14,64 |
Fśr=14,64m2 |
Fśr=14,64m2 a=0,875 |
Zewnętrzna powierzchnia wymiany ciepła: Fśr=a*Fz Fz=$\frac{Fsr}{a}$=$\frac{14,64}{0,875}$=16,73 Fśr=0,875*16,73=14,64 |
Fz=16,73m2 Fśr=14,64 |
Fz=16,73m2 | Jednodrogowe wiązki rur stalowych w wymienniku ciepła płaszczowo-rurowym ze stalowymi ścianami sitowymi Zakładamy 20% rezerwy: Frz=Fz • 1,20 Frz=16, 73•1,20=20,076 |
Frz=20,076 |
DANE WYMIENNIKA | ||
Zewnętrzna powierzchnia wymiany ciepła: Fz=21,9m2 Długość rurek wewnętrznych: L=4m Masa wiązki rurek: m1=302kg Przekrój przestrzeni międzyrurowej: fm=0,0307m2 Średnica kąta ograniczająca otwór: d1=240mm Zewnętrzna średnica i grubość płaszcza: D2 • g=273 • 7,3 Liczba rurek: n=109 sztuk Przekrój poprzeczny rurek: fw=0,0123m2 |
Fz=21,9m2 L=4m m1=302kg fm=0,0307m2 d1=240mm D2 • g=273 • 7,3mm n=109 sztuk fw=0,0123m2 |
|
DNO WYMIENNIKA | ||
m1=302kg md=11,7kg |
Zewnętrzna średnica i grubość płaszcza: D2 • g=273 • 4mm Masa dna: md=11,7kg Przybliżona masa całego aparatu: mA = m1 + d • md mA = 302 + 2 • 11,7 = 325,4kg |
Dz • g=273 • 4mm md=11,7kg mA = 325,4kg |
PODPORY WYMIENNIKA | ||
mA = 325,4kg DL=273mm |
Wielkość łapy: 80 W = 80 H = 126 S = 65 m = 82 emax = 60mm masa = 0,8kg blacha wzmacniająca: 80 |
|
SKRUBER | ||
mW = 4,66kg/s ρwg=991,67kg/m3 |
Strumień objętościowy wody:
$V_{W} = \ \frac{4,66}{991,67}$ = 0,0047m3/s |
VW = 0,0047m3/s |
GT = 6m3/m2h VW = 0,0047m3/s GT = 1,67•10−3m3/s |
Średnica wewnętrzna skrubera GT = $\frac{V_{W}}{A}$ A = $\frac{\pi\ \bullet \ {D_{W}}^{2}}{4}$ DW = $\sqrt{\frac{4\ \bullet \ V_{W}\ }{\pi\ \bullet \ G_{T}\ }}$ = $\sqrt{\frac{4\ \bullet \ 0,0047\ }{\pi\ \bullet \ 1,67 \bullet 10^{- 3}\ }}$ = 1,9m = 1900mm A = $\frac{3,14\ \bullet \ {1,9}^{2}}{4}$ = 2,83m2 |
GT = 1,67•10−3m3/s DW = 1,9m A = 2,83m2 |
dzew = 508mm dwew = 2000mm |
Stal odporna na korozję: 16mm | |
VW = 0,0047m3/s | Dobór płaszcza skrubera: GT = $\frac{V_{W}}{A}$ A = $\frac{\pi\ \bullet \ 2^{2}}{4}$ = 3,14m2 GT = $\frac{0,0047}{3,14}$ = 1,50 • 10−3m3/m2• s |
A = 3,14m2 GT = 1,50•10−3m3/m2• s |
DW = 1,9m | Wysokość wypełnienia skrubera: H ≥ 2,5•DW H ≥ 2,5•2 H ≥ 5m |
H = 5m |
RUROCIĄG | ||
ρw2=1000,16
mW=4,66kg/s m2 = 1, 48m/s |
dobór rurociągu na odcinku zimnym:
|
V2 = 0.0047m3/s Dw2= 0,065m |
Dw2= 0,065m | Dane odczytane z tablic: D2 = 70mm gn = 3,2 DW = D2 – 2 • gn DW = 70 – 2 • 3, 2 = 63,6 |
Dn = 63, 6mm Masa: 5,3 kg/m |
Dn = 0,0636m | KOREKTA PRĘDKOŚCI W1SK = $\frac{4\ \bullet \ V}{\pi\ \bullet \ {D_{n}}^{2}}$ = $\frac{4\ \bullet \ 0,0047}{3,14\ \bullet \ {0,0636}^{2}}$ = 1,48m/s |
W1SK = 1,48m/s |
ρwg= 991,67 kg/m3 mW = 4,66kg/s wg = 0,51m/s |
Dobór rurociągu na odcinku gorącym Vg = $\frac{m_{W}}{\rho_{\text{wg}}}$ = $\frac{4,66}{991,67}$ = 0,0047 Dwg = $\sqrt{\frac{4\ \bullet \ 0,00466\ }{3,14\ \bullet \ 0,51\ }}$ = 0,01083 = 108mm |
Dwg = 0,108m |
Dwg = 108mm | Dane odczytane z tablic: D2 = 133mm gn = 4 DW = 133 – 2 • 4 = 125mm Rura stalowa bez szwu przewodowa i konstrukcyjna |
Średnica nominalna Dn = 125mm masa: m = 12,8kg/m |
Dn = 0, 125m | W2SK = $\frac{4\ \bullet 0,0047}{3,14\ \ \bullet {\ 0,125}^{2}}$ = 0,38m/s | W2SK = 0,38m/s |
DOBÓR RUROCIĄGU NA ODCINKU PARY | ||
Prędkość przepływu pary: 15 – 25m/s Zakładam: wP = 20m/s |
wP = 20m/s | |
PA = 2bary P1 = 1,98 P2 = 2,7 ρ1 = 1,496kJ/kg ρ2 = 1,966kJ/kg |
Gęstość pary nasyconej: ρP = $\frac{\rho_{2} - \rho_{1}}{P_{2} - P_{1}}$ •(PA − P1) + ρ1 ρP = $\frac{1,966 - 1,496}{2,7 - 1,98}$ •(2 − 1, 98) + 1, 496 = 1,509 kg/m3 |
ρP= 1,509 kg/m3 |
wP = 20m/s ρP= 1,509 kg/m3 mP = 0,55kg/s |
DWP = $\sqrt{\frac{4\ \bullet \ m_{P}\ }{\pi\ \bullet \ \text{W\ } \bullet \rho_{P}\text{\ \ }}}$ = $\sqrt{\frac{4\ \bullet \ 0,55\ }{3,14\ \bullet \ 20\ \bullet 1,509\text{\ \ }}}$ = 0,15m | DWP = 0, 15m |
DWP = 150mm |
Dane odczytane z tablic: D2 = 159mm gn = 4,5 DW = 159 – 2 • 4, 5 = 150mm |
Średnica nominalna Dn = 150mm masa: m = 17,1kg/m |
Dn = 0, 15m ρP= 1,509 kg/m3 |
Korekta prędkości: WPSK = $\frac{4\ \bullet m}{\pi\ \ \bullet \rho_{P}{{\ \bullet \ D}_{n}}^{2}}$ = $\frac{4\ \bullet 0,55}{3,14\ \ \bullet 1,509\ \bullet \ {0,15}^{2}}$ = 20,63 |
WPSK = 20,63m/s |
Dobór rurociągu na odcinku kondensatu: Prędkość przepływu kondensatu : 0,5 ÷ 1,5m/s WK = 1m/s <= zakładam |
WK =1m/s | |
WK =1m/s mk = mP = 0,55kg/s tk = tw1= 14 ρk = ρw2= 1000,16 kg/m3 |
DWk = $\frac{4\ \bullet m_{k}}{\pi\ \ \bullet \rho_{k}\ \bullet \ w}$ = $\frac{4\ \bullet 0,55}{3,14\ \ \bullet 1000,16\ \bullet \ 1}$ = 0,007m | DWk= 0,007m |
DWk= 0,007m | Dane odczytane z tablic: Dz=12mm; gn=2mm Dw=12-2*2=8mm |
Średnica nominalna Dn = 8mm masa: m = 0,41 kg/m |
Dn = 0,008m mk = 0,55kg/s ρk = 1000,16 kg/m3 |
Korekta prędkości: Wksk = $\frac{4\ \bullet m}{\pi\ \ \bullet \rho_{k}\ \bullet \ D_{n}^{2}}$ = $\frac{4\ \bullet 0,55}{3,14\ \ \bullet 1000,16\ \bullet \ {0,008}^{2}}$ = 1,09 |
Wksk = 1,09m/s |
KOŁNIERZE | ||
Woda zimna | ||
Nadciśnienie | 0,63 MPa | |
Średnica nominalna | Dn | 65mm |
Średnica zewnętrzna | dz | 76 mm |
KOŁNIERZE | ||
Średnica zewnętrzna | Dk | 160 mm |
Grubość | h | 14 mm |
Średnica wewnętrzna | Dw | 77,5 mm |
Średnica przylgi | DL | 110 mm |
Wysokośc przylgi | f | 3 mm |
masa | m | 1,39 kg |
PRZYŁĄCZENIE | ||
Średnica podziałowa | Do | 130mm |
Średnica otworów | do | 14 mm |
Liczba otworów | I | 4 |
Rozmiar śruby | Mi | M16 |
Dno wymiennika: Dz=273mm gn=7,1mm Hz=69mm Hc=25mm m=5,5kg |
Dno skrubera: Dw=1900mm g=10mm Hc=40mm m=320kg V=898dm3 Hw=475 |
|
VH20=0,0047m3/s | Objętośc zbiornika pod skruberem: VH20=0,0047m3/s => 16,92m/h Vzbiornika=(0,5-1,0)* VH20 Przyjmuję: Vzb=8m2 |
Vzb=8m2 |
Vzb=8m2 przyjmuję: r=1,2m |
Wysokoś zbiornika: H=$\frac{8}{\pi*{1,2}^{2}}$=1,77m |
H=1,77m |
Opory przepływu | ||
ρwz=1000,16kg/m3 η=11,826*10-4Pa*s Dwz=0,065m wwz=1,48m/s L=1,6+2,0=3,6m |
-odcinek zimny: opory liniowe Rewz=$\frac{w_{\text{wz}}*D_{\text{wz}}*\rho_{\text{wz}}}{\eta_{\text{wz}}}$=$\frac{1,48*0,065*1000,16}{11,826*10 - 4}$=81359 λ=$\frac{0,3164}{\text{Re}^{0,25}}$=$\frac{0,3164}{81359^{0,25}}$=0,018 ∆Pl= λ*$\frac{w_{\text{wz}}^{2}*\rho_{\text{wz}}}{2}$*$\frac{L}{D_{\text{wz}}}$ ∆Pl= 0,018*$\frac{{1,48}^{2}*1000,16}{2}$*$\frac{3,6}{0,065}$=1092 Pa |
Rewz=81359 ∆PLZ= 1092 Pa |
λ=0,018 Dwz=0,065m -Kolanko: ϕ=90o A=1 B=0,09 Ro/d=6 -zawór: ζz1,2=0,6 |
Opory miejscowe: Ro=6* Dwz=6*0,065=0,39m L=$\frac{2*\pi*Ro*\varphi}{360}$=$\frac{2*3,14*0,39*90}{360}$=0,61m ∆PML=ζ*$\frac{w_{\text{wz}}^{2}*\rho_{\text{wz}}}{2}$ ∆PML=0,6*2*$\frac{{1,48}^{2}*1000,16}{2}$=1013,45 |
∆PMz= 1013,45 Pa |
ρwg=991,67kg/m3 η=4,1165*10-4Pa*s Dwg=0,108m wwg=0,38m/s L=0,84+7,08+10,40 L=18,32m |
-Odcinek gorący: opory liniowe: Rewg=$\frac{w_{\text{wg}}*D_{\text{wg}}*\rho_{\text{wg}}}{\eta_{\text{wg}}}$=$\frac{0,38*0,108*991,67}{4,1165*10 - 4}$=98781 λ=$\frac{0,3164}{\text{Re}^{0,25}}$=$\frac{0,3164}{98781^{0,25}}$=0,018 ∆Plg= 0,018*$\frac{{0,38}^{2}*991,67}{2}$*$\frac{18,32}{0,108}$=218,61 Pa |
∆Plg= 218,61 Pa Rewg=98781 |
λ=0,018 Dwg=0,108m -Kolanko: ϕ=90o A=1 B=0,09 Ro/d=6 |
Opory miejscowe: Ro=6* Dwz=6*0,108=0,648m L=$\frac{2*\pi*Ro*\varphi}{360}$=$\frac{2*3,14*0,648*90}{360}$=1,01m ζz1,2= λ*$\frac{L}{D_{\text{wg}}}$=0,018*$\frac{1,01}{0,108}$=0,17 ∆PML=2*0,17*$\frac{{0,38}^{2}*991,67}{2}$=24,34Pa |
ζz1,2= 0,17 ∆PMg=24,34Pa |
ρwg=991,67kg/m3 g=9,81m/s2 H=7,08m |
Opory związane z wysokością podnoszenia: ∆PH= ρwg*g*H=991,67*9,81*7,08=68876 |
∆PH =68876 Pa |
∆PLZ= 1092 Pa ∆PMz= 1013,45 Pa ∆Plg= 218,61 Pa ∆PMg=24,34Pa ∆PH =68876 Pa |
Całkowite opory na odcinkach: ∆PCz=∆PLZ+∆PMz=1092+1013,45=2105,45Pa ∆PCg=∆PL+∆PM+∆PH =218,61+24,34Pa+68876=69118,95Pa |
∆PCz=2105,45Pa ∆PCg=69118,95Pa |
Dwym=273-2*7,1=0,2588m Dwz=0,065m Rewz=81359 |
Opory na wymienniku: Wartość oporu miejscowego przy nagłym rozszerzeniu: $\frac{F_{o}}{F_{1}}$=$\frac{\frac{{\pi*Dwz}^{2}}{4}}{\frac{{\pi*Dwym}^{2}}{4}}$=$\frac{0,00332}{0,052577}$=0,06 |
Z tablic: (po interpolacji) ζA=0,76 |
Dwym=0,2588m Dwg=0,108m Rewg=98781 |
Wartość oporu miejscowego przy nagłym zwężeniu: $\frac{F_{o}}{F_{1}}$=$\frac{\frac{{\pi*Dwg}^{2}}{4}}{\frac{{\pi*Dwym}^{2}}{4}}$=$\frac{0,00915}{0,052577}$=0,174 |
Z tablic: (po interpolacji) ζB=0,44 |
wwz=1,48m/s ρwz=1000,16kg/m3 wwg=0,38m/s ρwg=991,67kg/m3 ζA=0,76 ζB=0,44 |
Opór miejscowy wymiennika: ∆PMA= ζA*$\frac{w_{\text{wz}}^{2}*\rho_{\text{wz}}}{2}$=0,76*$\frac{{1,48}^{2}*1000,16}{2}$=832,48 ∆PMB= ζA*$\frac{w_{\text{wg}}^{2}*\rho_{\text{wg}}}{2}$=0,44*$\frac{{0,38}^{2}*991,67}{2}$=31,50 ∆PMwym=∆PMA+∆PMB=832,48+31,50=863,98Pa |
∆PMA= 832,48 ∆PMB= 31,50 ∆PMwym=863,98Pa |
∆PMwym=863,98Pa ∆PLwym=109,2Pa (10%) |
∆PCwym=∆PMwym+∆PLwym=863,98+109,2=973,18 | ∆PCwym=973,18 Pa |
∆PCz=2105,45Pa ∆PCg=69118,95Pa ∆PCwym=973,18 Pa |
Opory całkowite na instalacji: ∆Pc=∆PCz+∆PCg+∆PCwym=2105,45Pa+69118,95Pa+973,18 Pa=72197,58Pa |
∆Pc=72197,58 Pa |
∆Pc=72197,58Pa | Opory zraszania: ∆Pzr=0,2*∆Pc=0,2*72197,58=14439,52 |
∆Pzr=14439,52 Pa |
∆Pc=72197,58 Pa ∆Pzr=14439,52 Pa |
Całkowite opory na instalacji: ∆Pc=∆Pc+∆Pzr=72197,58+14439,52=86637,1 |
∆Pc=86637,1 Pa |
DOBÓR POMPY | ||
∆Pc=86637,1 Pa VH20=0,0047m3/s ηog=(0,8÷0,9) zakładam: 0,85 |
Moc pompy: N=$\frac{Pc*VH20}{\eta\text{og}}$ N=$\frac{86637,1*0,0047}{0,85}$=479,05 |
N=479,05 W N=0,47905 kW |
∆Pc=86637,1 Pa g=9,81m/s2 ρwg=991,67kg/m3 ρwz=1000,16kg/m3 |
Wysokość podnoszenia: ρśrH20=$\frac{\rho_{wz + \rho_{\text{wg}}}}{2}$=$\frac{991,67 + 1000,16}{2}$=995,915kg/m3 H=$\frac{Pc}{\rho_{srH20}*g}$=$\frac{86637,1}{995,915*9,81}$=8,87m |
H=8,87m ρśrH20=995,915kg/m3 |
DOBIERAM: | ||
Dwz=0,065m Rewz=81359 Dp,tł=0,05 |
Wartość oporu na rozszerzeniu: $\frac{F_{o}}{F_{1}}$=$\frac{\frac{{\pi*Dp,tl}^{2}}{4}}{\frac{{\pi*Dwz}^{2}}{4}}$=$\frac{0,00916}{0,00332}$=0,59 |
Z tablic: (po interpolacji) ζ2=0,6 |
wwz=1,48m/s ρwz=1000,16kg/m3 ζ1=1 ζ2=0,6 |
Suma oporów miejscowych: ∆Pmp1=1*$\frac{{1,48}^{2}*1000,16}{2}$=1095,38 ∆Pmp2=0,6*$\frac{{1,48}^{2}*1000,16}{2}$=657,23 ∆Pmp=∆Pmp1+∆Pmp2=1095,38+657,23=1752,61 |
∆Pmp=1752,61 Pa |
∆Pc=86637,1 Pa ∆Pmp=1752,61 Pa |
Całkowite opory na instalacji (skorygowane o pompę): ∆Pcsk=∆Pc+∆Pmp=86637,1+1752,61=88389,71 |
∆Pcsk=88389,71 Pa |
∆Pcsk=88389,71 Pa VH20=0,0047m3/s ηog=(0,8÷0,9) zakładam: 0,85 |
KOREKTA CHARAKTERYSTYKI POMPY Moc pompy (skorygowana o pompę): N=$\frac{Pc\text{sk}*VH20}{\eta\text{og}}$=$\frac{88389,71 + 0,0047}{\ 0,85}$=488,74 |
N=488,74W N=0,48874 kW |
∆Pcsk=88389,71 Pa ρśrH20=995,915kg/m3 g=9,81m/s2 |
Wysokość podnoszenia (skorygowana o pompę): H=$\frac{Pc\text{sk}}{\rho srH20*g}$=$\frac{88389,71}{995,915*9,81}$=9,05m |
H=9,05m |
Katedra Inżynierii Procesowej PROJEKTOWANIE INSTALACJI
II IŚ_S_1 st.
PRACA PROJEKTOWA
TEMAT:
Projekt instalacji chłodząco-odpylającej