Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Апреля 2014 в 19:54, курсовая работа
Для расчета и подбора нормализированного теплообменного аппарата составим и рассчитаем тепловой баланс из которого определим тепловую нагрузку теплообменного аппарата и расход теплоносителя. Рассчитаем среднюю разность температур, выберем по опытным данным ориентировочный коэффициент теплопередачи. Рассчитаем ориентировочное значение поверхности теплообмена и по нему выберем стандартный теплообменник. Произведем уточненный расчет стандартного теплообменника: уточним коэффициенты теплоотдачи для горячего и холодного теплоносителя и уточненный расчет коэффициента теплопередачи. Сопоставим поверхности теплообмена расчетной и нормированной. Произведем гидравлический расчет.
ВВЕДЕНИЕ
1. Назначение, устройство и принцип действия охладителя жира
1.1 Основные требования к жиру и назначение
охладителя ……………………………………………………………7
1.2 Устройство охладителя жира …………………………………..12
1.3 Порядок работы охладителя жира ….…………………………13
2. Механизм действия процесса охлаждения ………………….……...14
3. Расчет и проектирование
3.1 Конструктивное решение теплообменного аппарата….……….15
3.2 Анализ факторов, принятые допущения……….………………..16
3.3 Разработка математической модели процесса
охлаждения жира ……………………………………….…………………..18
3.4 Исследование целевой функции и выбор
оптимального варианта ……………………………………………………25
Птр.ж.=λж·L·Ргж·Vж2/(l2) , (2.33)
где λж – коэффициент гидравлического сопротивления для жира;
L - длина пластины , м;
Ргж - плотность горячего жира, кг/м3;
Vж2 - скорость жира ,м/с;
l - характерный размер, м.
Потери напора на трение воды Птр.в., Па:
Птр.в.=λв·L·Рхв·Vв2/(2l) , (2.34)
где λв - коэффициент гидравлического сопротивления для воды;
Рхв - плотность горячего воды, кг/м3;
Vв2 – скорость воды ,м/с.
Потери напора на местные сопротивления для жира Пм.с.ж., Па:
Пм.с.ж =Км·Ргж·Vж2 /2 , (2.35)
где Км – коэффициент местных сопротивлений;
Ргж - плотность горячего жира ,кг/м3;
Vж - Скорость жира , м/с.
Потери напора на местные сопротивления для воды Пм.с.в., Па:
где Км – коэффициент местных сопротивлений;
Рхв - плотность горячей воды, кг/м3;
Vв - скорость воды , м/с.
Гидравлические потери для жира Побщ.ж., Па:
Побщ.ж =Птр.ж.+Пм.с.ж., (2.37)
где Птр.ж. - потери напора на трение жира, Па;
Пм.с.ж. - потери напора на местные сопротивления для жира, Па.
Гидравлические потери для воды Побщ.в, Па:
Побщ.в=Птр.в+Пм.с.в , (2.38)
где Птр.в - потери напора на трение воды, Па;
Пм.с.в - потери напора на местные сопротивления для воды, Па.
Мощность на проталкивание жира Nж, Вт:
где Побщ.ж - гидравлические потери для жира , Па;
Мж - массовый расход жира, кг/с;
Км - коэффициент местных сопротивлений;
Ргж - плотность горячего жира ,кг/м3.
Мощность на проталкивание воды Nв, Вт:
Nв=Побщ.в·Мв/(ɳ·Рхв) ,
где Побщ.в - гидравлические потери для воды , Па;
Мв - массовый расход воды, кг/с;
ɳ - КПД насоса с приводом;
Рхв - плотность горячей воды ,кг/м3.
Затраты на электроэнергию для жира Зэл1, руб/т:
Зэл1=Sэл·Nж·0,0036/Мж ,
где Sэл - стоимость электроэнергии ,руб/кВт·ч;
Nж - мощность на проталкивание жира , Вт;
Мж - массовый расход жира ,кг/с.
Затраты на электроэнергию для воды Зэл2, руб/т:
Зэл2=Sэл·Nв·0,0036/Мв , (2.42)
где Nв - мощность на проталкивание воды, Вт.
Стоимость изготовления аппарата Sап, руб:
Sап=(3·S/L) ·Sпл , (2.43)
где S - суммарная ширина пластин , м;
L - длина пластины , м;
Sпл - стоимость изготовления пластин ,руб.
Затраты на электроэнергию Зэл, руб:
Зэл=Зэл1+Зэл2 , (2.44)
где Зэл1 - затраты на электроэнергию для жира ,руб/т;
Зэл2 - затраты на электроэнергию для воды, руб/т.
Масса пластинчатого аппарата Мет, кг:
Мет=Sфакт·δст·Рмет , (2.45)
где Sфакт - фактическая площадь, м;
δст - толщина стенки, м;
Рмет - плотность металла ,кг/м3.
3.4 Исследование целевой функции и выбор оптимального варианта
Так как необходимо рассчитать пластинчатый охладитель таким образом, чтобы при нужном тепловом потоке приведенные затраты были минимальны, необходимо произвести расчет при различных значениях конструктивных параметров охладителя, т.е. суммарной ширине пластин, зазоре между пластинами, а также кратности расхода воды nкр. Значениями этих параметров поочередно варьируем с постоянным и малым шагом, а затем выбираем оптимальный вариант по определяемому критерию Зобщ. Так реализуется метод многомерной оптимизации циклического покоординатного спуска. Для такого многократного расчета используем программу Microsoft Excel. Для расчета задаемся начальной температурой жира tгж=75 °С, начальная температурой охлаждающей воды tхв=15 °С, конечная температура охлажденного жира tож=40°С, производительностью охладителя Q=1,388888889 кг/с. Результаты расчетов приведены в таблице приложении А. Согласно данным этих таблиц строим графики зависимости приведенных затрат от варьируемых параметров числа параллельных пластин,суммарной ширины пластин и кратности охлаждающей воды на формате А1 графического материала . Анализ полученных кривых позволил установить, что Кр=2, S=0,9917м, Зобщ= 0,172965717 руб/кг.
Информация о работе Расчет охладителя жира пластинчатого типа