Ministerstvo školstva a vedy Ruskej federácie

Federálna agentúra pre vzdelávanie

Štátna technická univerzita v Saratove

zrážok

častice

vplyvom gravitácie

Usmernenia

na kurzoch "Procesy a aparáty výroby potravín"

a "Procesy a zariadenia chemickej výroby"

pre študentov odborov

denné a externé vzdelávanie

Schválené

redakčná a vydavateľská rada

Saratovský štát

technická univerzita

Saratov 2006

Cieľ práce: Oboznámte sa s metódami výpočtu rýchlosti sedimentácie pri pôsobení gravitácie a experimentálne overte výsledky výpočtu.

ZÁKLADNÉ POJMY

Uskutočňovanie množstva chemicko-technologických procesov je spojené s pohybom pevných látok v kvapkajúcich kvapalinách a plynoch. Medzi takéto procesy patrí usadzovanie častíc zo suspenzií a prachov pôsobením zotrvačných alebo odstredivých síl, mechanické miešanie v kvapalných médiách a iné. Štúdium zákonitostí týchto procesov je vonkajším problémom hydrodynamiky.

Na pevnú časticu usadzujúcu sa pôsobením gravitácie pôsobia tieto sily: gravitačná sila, vznášajúca sa Archimedova sila a odporová sila média. Hlavným problémom pri výpočte rýchlosti usadzovania je, že sila odporu média závisí od režimu pohybu častíc a následne od rýchlosti usadzovania:

kde F je plocha priemetu tela na rovinu kolmú na smer

niyu jeho pohyb, m2;

ρ je hustota média, kg/m3;

ω - rýchlosť usadzovania, m/s;

φ- koeficient odporu média v závislosti od spôsobu pohybu -

Počas laminárneho pohybu, pozorovaného pri nízkych rýchlostiach a malých veľkostiach telies alebo pri vysokej viskozite média, je teleso obklopené hraničnou vrstvou tekutiny a plynule obteká. Odpor média za takýchto podmienok je spôsobený iba prekonaním síl vnútorného trenia a je opísaný Stokesovým zákonom:

S rozvojom turbulencie prúdenia (napríklad so zvyšovaním rýchlosti telesa a jeho veľkosti) začínajú zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu zotrvačné sily. Pôsobením týchto síl dochádza k odtrhnutiu hraničnej vrstvy od povrchu telesa, čo vedie k vytvoreniu zóny náhodných vírov za pohybujúcim sa telesom a poklesu tlaku v tejto zóne. V tomto prípade sa tlakový rozdiel v prednej a kôrovej časti aerodynamického tela prudko zvyšuje. Pri Re>500 sa stáva dominantnou úlohou čelného odporu a trecí odpor možno prakticky zanedbať. Režim usadzovania sa stáva podobným vzhľadom na Reynoldsovo kritérium, t.j. koeficient odporu média φ nezávisí od kritéria Re. Na 500< Re < 2·105 сопротивлений среды описывается квадратичным законом сопротивление Ньютона:

φ = 0,44 = konšt. (3)

V prechodovom režime vylučovania, keď 2 ≤ Re ≤ 500, sú trecie a zotrvačné sily úmerné a žiadnu z nich nemožno zanedbať. V tejto oblasti je odpor média opísaný prechodným zákonom:

Keď sa teleso pohybuje v tekutine, jeho rýchlosť sa bude zvyšovať, až kým odporová sila média nevyváži teleso mínus vztlaková sila. Ďalej k pohybu častice dochádza zotrvačnosťou pri konštantnej rýchlosti, ktorá sa nazýva rýchlosť usadzovania.

1 . Z rovnice pre rovnováhu síl pôsobiacich na deponovanú časticu dostaneme výraz pre výpočet rýchlosti depozície:

, (5)

kde ρch je hustota pevnej častice, kg/m3;

g - tiažové zrýchlenie, m/s2.

Podrobne študovať odvodenie rovnice (5) pomocou.

Pri výpočte rýchlosti usadzovania podľa rovnice (5) sa používa metóda postupných aproximácií a výpočty sa vykonávajú v nasledujúcom poradí:

1) sú dané ľubovoľnou hodnotou kritéria Re;

2) podľa jednej z rovníc (3) - (4) koeficient ko-

stredný odpor φ;

3) pomocou rovnice (5) určiť rýchlosť ukladania;

4) určiť hodnotu kritéria Re:

;

5) určiť chybu:

Δ = (Reset - Re calc)/ Reset;

6) ak Δ > 0,03, potom sú nastavené podľa novej hodnoty kritéria

Re ass = Re ass ·(1-Δ) a celý výpočet sa opakuje znova;

7) výpočty sa vykonávajú až do Δ ≤ 0,03.

Rovnica (5) je najpresnejšia, ale pre praktické použitie nevhodná.

2. Vzhľadom na zložitosť metódy postupných aproximácií je vhodnejšie použiť navrhovanú metódu na určenie rýchlosti depozície. Táto metóda je založená na transformácii rovnice (5) do tvaru kritéria: Re= f(Ar). Odvodenie kriteriálnych rovníc tvaru Re= f(Ar) je možné podrobne študovať pomocou .

V dôsledku transformácie rovnice (5) boli získané nasledujúce vypočítané závislosti:

pre laminárne usadzovanie pri Ar ≤ 36:

pre prechodnú depozíciu pri 36< Ar ≤ 83000:

; (7)

pre turbulentné usadzovanie pri Ar > 83 000:

; (8)

kde Ar - Archimedove kritérium .

Výpočty sa vykonávajú v nasledujúcom poradí:

1) určí sa hodnota Archimedovho kritéria;

2) podľa zistenej hodnoty Archimedovho kritéria sa určí spôsob depozície;

3) podľa jednej z rovníc (6)-(8) sa určí hodnota Reynoldsovho kritéria;

4) sadzba depozície sa vypočíta:

https://pandia.ru/text/79/041/images/image010_11.gif" width="168" height="49"> . (9)

4 . Na výpočet depozičnej rýchlosti sa používa zovšeobecnená graficko-analytická metóda vhodná pre akýkoľvek depozičný režim. V tomto prípade sa použije kriteriálna závislosť tvaru: Ly = f(Ar),

kde Ly - Lyashchenko kritérium . (10)

Stanovenie rýchlosti usadzovania sa vykonáva takto:

1) určiť kritérium Archimedes;

2) podľa zistenej hodnoty kritéria Ar, podľa obr. 1 určiť hodnotu kritéria Lu;

3) vypočítajte rýchlosť vyrovnania:

. (11)

Obr.1 Závislosť Ljaščenkovho a Reynoldsovho kritéria na Archimedovom kritériu

na ukladanie jednej častice v stacionárnom médiu:

1-sférické častice; 2-okrúhle;

3-uhlové; 4-podlhovastý; 5-platničkový.

EXPERIMENTÁLNA TECHNIKA

Experimentálna zostava pozostáva z troch vertikálnych valcov 1 (obr. 2) obsahujúcich kvapaliny s rôznymi fyzikálnymi vlastnosťami.

Valce sú upevnené medzi spodnými 9 a hornými 10 základňami. Horná základňa má drážku, v ktorej sa pohybuje pohyblivá doska 3. Zhora je pohyblivá doska pokrytá pevnou doskou 2. Pohyblivá doska sa vratným pohybom pohybuje pôsobením navíjača 4, ktorý sa zapne po stlačení tlačidla 7 a po uvoľnení sa vráti do pôvodnej polohy. Tlačidlo 7 súčasne slúži na ovládanie elektrického sekundového merača 5. Po stlačení tlačidla sa stopky zapnú a po uvoľnení sa zastavia. Stopky sa vynulujú pomocou gombíka 6.

Testovacia častica 8 sa umiestni do jedného z otvorov pevnej dosky 2.

Dráha, ktorú častica prejde, sa meria pravítkom 11 s presnosťou ±0,5 mm, čas depozície sa meria stopkami 5 s s presnosťou ±0,5 s. Miera vyrovnania sa vypočíta podľa vzorca:

Aby sa vylúčila systematická chyba merania pri meraní času usadzovania, oko pozorovateľa by malo byť na úrovni spodnej základne.

Stanoví sa ekvivalentný priemer nepravidelne tvarovaných častíc

podľa vzorca:

kde M je hmotnosť častice, kg.

Hmotnosť častíc sa stanoví päťnásobným vážením

10-20 g na analytických váhach.

apoapo

Obr.2. Schéma experimentálneho usporiadania:

1 - valec s kvapalinou, 2 - pevná doska,

3 - pohyblivá doska, 4 - solenoidové relé,

5 - elektrické stopky, 6 - nulovacia rukoväť,

7 - tlačidlo, 8 - testovacia častica,

9 - spodná základňa, 10 - horná základňa,

11 - pravítko, 12 - teplomer

PRACOVNÝ POSTUP

1. Pripravte nastavenie pre experiment. V prípade potreby sa do valcov pridávajú príslušné kvapaliny tak, aby ich hladina siahala po hornú základňu.

2. Získajte testované častice od učiteľa alebo laboratórneho asistenta a určte ich ekvivalentný priemer.

3. Testovacia častica sa umiestni do jedného z otvorov v hornej pevnej doske.

4. Stlačte tlačidlo 7 (obr. 2). V tomto prípade je spínač navíjača zapnutý, pohyblivá doska sa pohybuje, otvory v pevných a pohyblivých doskách a hornej základni sa zhodujú a skúšobná častica padá do valca s kvapalinou a začína sa usadzovať. Súčasne sa zapnú elektrické stopky 5.

5. Tlačidlo 7 sa drží stlačené, kým častica nedosiahne dno nádoby. V momente, keď sa častica dotkne dna, tlačidlo sa uvoľní. Tým sa stopky zastavia.

6. Čas usadzovania a dráha, ktorú častica prejde, sa zaznamená do denníka pozorovania.

7. Každý experiment sa opakuje 5-6 krát.

8. Výsledky merania sú uvedené v tabuľke. 1.

stôl 1

	Ekvivalent-	Hustota	Hustota kvapaliny	Viskozita kvapaliny	prešiel časticou	Čas vyrovnania	Rýchlosť depozícia

9. Vypočítajte sadzbu:

a) podľa rovnice (5);

b) podľa metódy, podľa rovníc (;

c) podľa interpolačnej rovnice (9);

d) graficko-analytická metóda.

10. Porovnajte výsledky výpočtu s experimentálnymi údajmi a vyvodte závery o presnosti a zložitosti každej metódy výpočtu.

11. Výsledky výpočtu sú zhrnuté v tabuľke. 2.

priemerná rýchlosť uloženie a zverenec	Podľa ur-tion (5)	Podľa úrovne (6)-(8)	Podľa ur-tion (9)	Podľa ur-tion (11)
	odchýlka		odchýlka		odchýlka		odchýlka

tabuľka 2

SPRACOVANIE EXPERIMENTÁLNYCH VÝSLEDKOV

Aby sa zvýšila spoľahlivosť experimentálnych údajov a odhadla chyba merania, musí sa experimentálne stanovenie rýchlosti nanášania opakovať 5-7 krát s tou istou časticou.

Predbežné experimenty ukázali, že pre dostatočne veľký počet meraní sa experimentálna hodnota rýchlosti vylučovania riadi zákonom normálneho rozdelenia. Preto presnosť vyhodnotíme stanovením odhadov a hraníc spoľahlivosti pre parametre normatívneho rozdelenia podľa GOST.11.004-94.

Nezaujatý pre všeobecný priemer normálneho rozdelenia je výberový priemer (aritmetický priemer), určený podľa vzorca:

https://pandia.ru/text/79/041/images/image018_8.gif" width="100" height="53">, (12)

kde Xi je množina pozorovaných hodnôt náhodnej premennej (co

rast depozície);

n - veľkosť vzorky (počet meraní).

Chyba merania RMS:

https://pandia.ru/text/79/041/images/image021_7.gif" width="87" height="25">. (14)

Hodnota koeficientu Mk je určená z tabuľky. 3 v závislosti od počtu meraní K=n-1.

Tabuľka 3

merania
Koeficient

Nestranný odhad rozptylu normálneho rozdelenia:

Horná hranica spoľahlivosti pre všeobecný priemer:

kde tγ je kvantil Studentovho rozdelenia spoľahlivosti

sti (stanovené podľa tabuľky 4).

	Hodnota koeficientov tγ na hladine spoľahlivosti γ

Protokol o práci sa vyhotovuje v zošite. Musí obsahovať:

1) názov laboratórnej práce;

2) formulácia účelu práce;

3) základné pojmy, definície a vzorce výpočtu;

4) schéma inštalácie;

5) výsledky pozorovaní zhrnuté v tabuľke;

6) všetky prechodné vysporiadania;

7) blokový diagram na výpočet rýchlosti usadzovania;

8) výtlačok výpočtu miery vyrovnania na počítači;

9) porovnávacia tabuľka vypočítaných a experimentálnych údajov;

10) analýza získaných výsledkov a záverov.

Otázky na samovyšetrenie

1. Aká je miera vyrovnania?

2. Uveďte kvalitatívny a kvantitatívny opis režimov ukladania?

3. Aké sily určujú odpor média v laminárnom režime sedimentácie?

4. Aké sily určujú odpor média v režime turbulentného usadzovania?

5. Opíšte kinetiku usadzovania častíc pri pôsobení gravitácie. Napíšte bilančnú rovnicu pri pôsobení síl pôsobiacich na časticu.

Literatúra

1., Popov a prístroje na výrobu potravín. - M: Agropromizdat, 1985.-503s.

2. C a kol. Procesy a zariadenia na výrobu potravín:
Učebnica pre stredné školy. - M.: Kolos, 1999 504s

3. , kráľovné a potravinový aparát
inscenácií: Učebnica pre vysoké školy.- M.: Agropromizdat, 1991.-
432 s.

4. „Základné chemické procesy a prístroje
technológie“. Ed. 6. M.: Goshimizdat, 1975.-756 s.

5. Laboratórny workshop na predmete „Procesy a prístroje
výroba potravín“ / Ed. .- 2. vydanie, dodatok.-
M.: Pishch. projekt, 1976.-270. roky.

6.Laboratórny workshop o potravinárskych procesoch a prístrojoch
inscenácie /Ed. CM. Grebenyuk.- M.: Svetlo a jedlo
priemysel, 1981.-152 s.

7. Sprievodca praktickými cvičeniami v laboratóriu
procesov a zariadení chemickej technológie./ Pod

Úvodník, zo 4., L .; 1975.-255.

usadzovanie pevných látok

vplyvom gravitácie

Usmernenia

pre laboratórne práce

Skomplikovaný:

Recenzent

Editor

IČO 000 zo dňa 14. 11. 2001

Podpísané pre tlač Formát 60х84 1/16

Bum. typu. Konv. rúra l. Uch.-ed. l.

Obehové kópie. Objednať zadarmo

Štátna technická univerzita v Saratove

Saratov, ulica Politechničeskaja, 77

Vytlačené v RIC SSTU. Saratov, ulica Politechničeskaja, 77

Pri prietoku sa pórovitosť blíži k jednote. Preto môžeme uvažovať o interakcii prúdenia tekutiny
a jednotlivé častice. Rýchlosť zodpovedá hornej hranici fluidizačného režimu, pričom častica sa nehybne vznáša v prúde. Táto rýchlosť sa nazýva rýchlosť stúpania. V prípade stúpania je hmotnosť častice úplne vyvážená silovým pôsobením prúdu kvapaliny.

Tento prípad silovej interakcie je realizovaný
a pre prípad, keď pevná častica padá konštantnou rýchlosťou, nazývanou rýchlosť usadzovania, v neobmedzenom objeme stacionárneho prostredia. Preto = .

O laminárne prúdenie prietokový odpor tela závisí
hlavne na viskozite média; pri turbulentný- z povrchu
z telesa vychádzajú víry, ktoré za ním vytvárajú oblasť nízkeho tlaku (obr. 3.4).

A)b)

Ryža. 3.4. Prúdenie okolo gule:

A- plazivý prúd; b– oddelenie hraničnej vrstvy

Zvážte ukladanie guľovej častice s priemerom . Napíšeme podmienku pre rovnováhu síl:

(3.21)

kde je sila odporu prúdenia, je hmotnosť častice a je vztlaková (archimedovská) sila. Sila môže byť vyjadrená analogicky so strateným tlakom pomocou koeficientu hydraulický odpor x (f-la Darcy Weisbach s lokálnym odporom):

(3.22)

Kde S je plocha prierezu gule, r je hustota média, x – koeficient hydraulického odporu.

Samozrejme pre sféru (mg-Fa):

(3.23)

kde je hustota pevných častíc. Potom dostaneme:

(3.24)

Z (3.24) nájdeme hodnotu:

(3.25)

Pozrime sa podrobnejšie na koeficient hydraulického odporu x. Sila odporu prietoku môže byť vyjadrená ako súčet síl odporu a odporu trenia:

(3.26)

Potom koeficient hydraulického odporu x možno vyjadriť závislosťou:

kde je koeficient odporu a je koeficient odporu trenia.

Pri laminárnom prúdení častica plynulo obteká prúdom tekutiny (plazivé prúdenie) a spotrebováva sa iba energia
prekonať trenie. So zvyšujúcou sa rýchlosťou prúdenia hrá čelný odpor čoraz dôležitejšiu úlohu a od istého bodu môže byť trecí odpor zanedbaný. Potom zvýšenie prietoku
nevedie k zmene, nastupuje sebepodobný režim (obr. 3.5).

Ryža. 3.5. Závislosť súčiniteľa hydraulického odporu x
na toku okolo gule

V prípade laminárneho režimu usadzovania možno hodnotu x získať teoreticky:

Potom z (3.35) dostaneme:

(3.29)

Výsledná závislosť sa nazýva Stokesov zákon depozície. Pre región platí Stokesov zákon . V rámci Newtonovho zákona (za podmienok sebapodobnosti kritéria) koeficient hydraulického odporu Potom z (3.25) budeme mať:

(3.30)

V strednej oblasti pre x sa navrhuje tento vzorec:

Aby bolo možné určiť spôsob prúdenia tekutiny okolo častice, a teda zvoliť vzorec na výpočet rýchlosti, je potrebné poznať hodnotu a obsahuje požadovanú hodnotu.

Problém je možné vyriešiť metódou postupných aproximácií. Tomuto časovo náročnému procesu sa však dá vyhnúť. Transformujme rovnicu (3.25) zavedením kritérií a Ar a získajme:

(3.32)

Z (3.32) určíme hranice strednej zóny podľa Archimedovho kritéria Ar:

lebo dostaneme Ar = 36;

lebo dostaneme Ar = 8,3 10 4 .

Ako je známe, Archimedove kritérium neobsahuje požadovanú hodnotu.

Potom môžeme navrhnúť nasledujúci postup na výpočet rýchlosti plachtenia (depozície):

- určiť hodnoty Archimedovho kritéria Ar;

- určiť zónu výpočtu x a vybrať vzorec výpočtu;

– pre danú zónu pomocou príslušného vzorca určíme hodnotu rýchlosti .

Rýchlosť usadzovania nesférických častíc je nižšia ako u guľovitých častíc:

w"os = j f w os.

Tu j f< 1 – коэффициент формы, значение которых определяется опытным путем. Например, для округлых частиц j ф = 0,77, угловатых –
j f = 0,66, podlhovasté - j f = 0,50 a lamelárne - j f = 0,46. Faktor tvaru súvisí s faktorom tvaru vzťahom j f = f –2.

Usadzovanie sa používa na hrubé oddelenie suspenzií pôsobením gravitácie. Tento proces sa vykonáva v zariadeniach nazývaných usadzovacie nádrže. Pre výpočet usadzovacích nádrží je potrebné vypočítať mieru usadzovania, t.j. rýchlosť pohybu pevných častíc v kvapaline.

Na odvodenie vzorcov na výpočet rýchlosti usadzovania zvážte pohyb guľovej pevnej častice v stacionárnej kvapaline pôsobením gravitácie. Ak sa častica ukladá pôsobením gravitácie, potom sa rýchlosť jej pohybu v kvapaline najprv zvýši v dôsledku zrýchlenia voľného pádu. Súčasne so zvýšením rýchlosti častice sa zvýši odpor média voči jej pohybu, takže zrýchlenie častice sa zníži a po chvíli bude rovné nule. V tomto prípade nastáva rovnováha síl pôsobiacich na časticu a tá sa bude pohybovať rovnomerne konštantnou rýchlosťou, ktorou je rýchlosť sedimentácie.

Zvážte sily pôsobiace na usadzujúcu sa časticu v kvapaline (obrázok 4.3).

Podľa druhého Newtonovho zákona

Obrázok 4.3 - Sily pôsobiace na časticu, keď sa pohybuje vo viskóznom prostredí:

- gravitácia;

- sila Archimedes (zdvihnutie);

je odporová sila média;

Pozeráme sa na malé častice. Veľmi rýchlo sa začnú pohybovať rovnomerne konštantnou rýchlosťou. Preto môžeme akceptovať, že t.j. takmer žiadne zrýchlenie častíc alebo je zanedbané ( )

. (4.4)

, (4.5)

, (4.6)

kde je priemer častíc; index „ “ – častica, „ “ – kvapalina.

. (4.7)

, (4.8)

kde (zeta) je koeficient odporu vzduchu;

– dynamická hlava alebo kinetická energia

objem umývacej jednotky;

je priemet častice do roviny kolmej na jej smer

pohyb. Pretože častica je guľa, potom je plocha jej prierezu.

Stanovenie rýchlosti vyrovnania. Výrazy (4.7) a (4.8) dosadíme do (4.4)

. (4.9)

, teda (4.10)

. (4.11)

Na výpočet rýchlosti sedimentácie pomocou vzorca (4.11) je potrebné poznať hodnotu . Koeficient odporu závisí od spôsobu prúdenia tekutiny okolo častice. V logaritmických súradniciach má závislosť tvar znázornený na obrázku 4.4. Výpočet rýchlosti podľa rovnice (4.11) sa vykonáva iba metódou postupnej aproximácie v tomto poradí:

1. sú nastavené režimom ukladania;

2. nahradiť vo vzorci (4.10) výraz zodpovedajúci modu namiesto ;

3. z výslednej rovnice sa vypočíta rýchlosť vylučovania;

4. hodnota Reynoldsovho kritéria a režim usadzovania sú určené rýchlosťou;

5. ak sa ukázalo, že režim je iný, potom sa rýchlosť prepočíta.

Obrázok 4.4 - Pohľad na závislosť koeficientu odporu od Reynoldsovho kritéria pre rôzne režimy ukladania častíc (v logaritmických súradniciach).

Vyššie uvedený spôsob výpočtu rýchlosti usadzovania nie je príliš pohodlný a časovo náročný. Preto Ljaščenko pre jednoduché použitie v praxi osídľovania navrhol inú metódu. V tejto metóde je rýchlosť vyjadrená z Reynoldsovho čísla, druhá mocnina a dosadená do rovnice (4.10) ( ).

,

, (4.13)

Zoberme si za kritérium Archimedov výraz

, (4.14)

Fyzikálny význam Archimedovho kritéria spočíva v tom, že berie do úvahy pomer gravitácie, viskozity a Archimedovej sily.

Získame kriteriálnu rovnicu na výpočet rýchlosti usadzovania:

(4.15)

Postup výpočtu rýchlosti ukladanie Ljaščenkovou metódou.

1. Vypočítajte hodnotu Archimedovho kritéria pomocou výrazu (4.14).

2. Určením režimu depozície a výberom vzorca na výpočet koeficientu odporu vzduchu. Je to možné, keďže podľa kriteriálnej rovnice (4.15) existuje vzájomná zhoda medzi a. Ale Archimedove kritérium, na rozdiel od , nezávisí od rýchlosti usadzovania, ale je určené iba geometrickými rozmermi častice a vlastnosťami materiálu častice kvapalného média.

laminárny pohyb

Pri laminárnom pohybe, pozorovanom pri nízkych rýchlostiach a malých veľkostiach telies alebo pri vysokej viskozite média, je teleso obklopené hraničnou vrstvou tekutiny a hladko obteká prúdenie (obrázok 4.5). Strata energie za takýchto podmienok je spojená najmä s prekonaním trecieho odporu. Reynoldsovo kritérium.

Obrázok 4.5 - Pohyb častice v kvapalnom prostredí v rôznych režimoch: laminárny (), prechodný () a turbulentný ().

Pre laminárne

; ; na .

Teda ak< 2, то < 36 - ламинарный режим осаждения (обтекания частицы).

Prechodný spôsob pohybu

So zvyšujúcou sa rýchlosťou tela začínajú zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu sily zotrvačnosti. Pôsobením týchto síl dochádza k odtrhnutiu hraničnej vrstvy od povrchu telesa, čo vedie k zníženiu tlaku za pohybujúcim sa telesom v jeho bezprostrednej blízkosti a k ​​vzniku náhodných lokálnych vírov v tomto priestore (obrázok 4.5). . V tomto prípade rozdiel tlakov tekutiny na prednej (prednej) ploche telesa, ktorá sa stretáva s prúdením okolo, a na jej zadnej (kormovej) ploche čoraz viac prevyšuje tlakový rozdiel, ktorý vzniká pri laminárnom prúdení okolo telesa.

Pre prechodný režim usadzovania , dosadíme do výrazu (4.15)

; na .

Proces usadzovania častíc prebieha podľa zákonov padajúcich telies v prostredí, ktoré odoláva ich pohybu. Pri usadzovaní sa častice najskôr pohybujú zrýchlenou rýchlosťou a potom sa odporová sila trenia média a sila gravitácie vyrovnajú a častice nadobudnú konštantnú rýchlosť a rovnomerne sa usadia.

Konštantnú rýchlosť usadzovania možno určiť podľa vzorca (Stokesov zákon):

w 0 = (d 2 (γ-γ 1)) / (18 μ), m/s

kde w 0 je konštantná rýchlosť vylučovania, d je priemer nanesenej častice, γ je hustota nanesenej častice, γ 1 je hustota média, μ je dynamická viskozita média.

Použitie Stokesovho zákona je však možné len v určitých medziach. Horná hranica je určená okamihom prechodu zo suspenzie do koloidných roztokov, kedy častice dispergovanej fázy majú veľkosť 0,1-0,5 μ a zohľadňuje aj vplyv Brownovho pohybu, ktorý časticiam nebráni v usadzovanie.

Horná hranica použitia Stokesovho zákona závisí od faktorov, ako je veľkosť častíc, ich hustota a fyzikálne vlastnosti kvapaliny, v ktorej sú častice uložené. Tento limit je charakterizovaný numerickým ukazovateľom Reynoldsovho kritéria Re≈2. V prípade, že odpor média je úmerný druhej mocnine rýchlosti a Re>2, potom sa na výpočet rýchlosti usadzovania častíc použije nasledujúci vzorec:

w 0 =√ ((4 g d (γ-γ 1)) / (3 γ 1 ζ))

Pri 500>Re>2 je hodnota koeficientu odporu ξ=18,5/(Re) 0,6 a v prípade 15000>Re>500 je koeficient odporu ζ=0,44.

Takmer vždy je rýchlosť sedimentácie v kvapalnom médiu určená číselnou hodnotou Reynoldsovho kritéria s predbežným určením hodnoty Archimedovho kritéria. Aj v hrubých suspenziách je spravidla dostatočný počet častíc, pre ktoré je Re<2. Таким образом, они имеют небольшую скорость осаждения, которую можно определить по закону Стокса.

Výsledky usadzovania častíc, ktoré sa vypočítavajú podľa týchto vzorcov, sú veľmi blízke pravde, keď sa jednotlivé suspendované častice usadzujú nezávisle od seba. Teda v prípade ich voľného pádu, ku ktorému môže dôjsť len v zriedených suspenziách.

K číreniu kvapaliny pri voľnej sedimentácii suspenzií, ktoré majú rôznu veľkosť častíc, dochádza postupne. Väčšie častice sa usadia ako prvé a jemné častice vytvárajú zákal, ktorý sa usadzuje oveľa pomalšie. V prípade, že suspenzia má vysokú koncentráciu, dochádza k procesu povrchovej interakcie častíc. Tieto častice sú spojené do skupín a malé častice sú unášané väčšími.

Preto počas zrážania koncentrovanej suspenzie proces prebieha v solidárnom režime. To znamená, že častice rôznych veľkostí sa ukladajú spolu.

Zrážky, ktoré sa tvoria v procese usadzovania, sa delia na dva typy. Sedimenty, ktoré vytvárajú hrubé suspenzie, majú hrubozrnné suspendované častice ležiace na dne v hustých vrstvách. V dôsledku toho existuje dobre definovaná hranica medzi vyčírenou kvapalinou a usadenou zrazeninou.

Zrazenina tenkých suspenzií vyzerá inak. K zvýšeniu koncentrácie suspenzie dochádza výlučne v spodnej časti usadzovacieho zariadenia. V tomto prípade sú pevné častice v zahustenej a usadenej vrstve oddelené kvapalinou. Ak medzi sedimentom a vyčírenou kvapalinou nie je žiadny zvláštny rozdiel, dochádza k prechodu od koncentrovaných vrstiev k menej koncentrovaným.

V polydisperzných suspenziách, pozostávajúcich z častíc rôznych veľkostí, pomerne často dochádza k precipitácii oboch typov. To znamená, že na dne sa objaví hustá vrstva veľkých častíc a nad týmto sedimentom je vrstva zákalu.

V prípade, že dôjde k voľnej sedimentácii častíc rôznej fragmentácie, vzniká niekoľko vrstiev. V tomto prípade sa veľkosť častíc postupne znižuje. Preto odvodnením horných vrstiev je možné oddeliť veľké častice od malých. Táto vlastnosť polydisperzných systémov tvorila základ elutriačného procesu, ktorý sa používa na separáciu zmesí tuhých látok rôznych veľkostí a špecifickej hmotnosti. Na zvýšenie stability tenkých suspenzií sa používajú elektrolyty. Táto metóda sa používa na oddelenie častíc pyritu, piesku, vápenca, sľudy a živca z hliny. Ako prísada sa používa sóda alebo lúh sodný.

Získaná koncentrácia precipitácie závisí od veľkosti častíc a štruktúry zrazeniny. Husté kryštalické sedimenty, usadzujúce sa v súvislej vrstve na dne žumpy, môžu mať koncentráciu až 60 %. Ich koncentrácia však spravidla nepresahuje 40 %. V zákaloch a riedkych suspenziách nedochádza k žiadnym skutočným zrážkam. V nich dochádza výlučne k zahusteniu suspenzie (zvýšenie koncentrácie).

Limitnou koncentráciou kalu je obsah pevných častíc v ňom, pri ktorom je kal ešte schopný pohybovať sa potrubím.

Niekedy sa počas usadzovania tuhej fázy rozdeľuje do tried alebo skupín zŕn, ktoré majú rovnakú rýchlosť usadzovania. Toto oddelenie sa môže uskutočniť v pohybujúcom sa vodnom prúde. Preto sa tento proces nazýva hydraulická klasifikácia.

HYDROMECHANICKÉ PROCESY

ÚVOD

V priemysle sa často musia heterogénne systémy, ktoré zahŕňajú suspenzie, emulzie, peny, prachy, hmly, rozdeliť na zložky.

Separačné metódy sa volia v závislosti od stavu agregácie fáz (plynná, kvapalná a tuhá látka), ako aj od fyzikálnych a chemických vlastností média (hustota, viskozita, agresivita atď.). Zohľadňujú sa kapitálové a prevádzkové náklady.

V závislosti od relatívneho pohybu fáz sa rozlišujú dve separačné metódy: zrážok A filtrácia. V procese ukladania sa častice dispergovanej fázy pohybujú vzhľadom na spojité médium. Pri filtrovaní je opak pravdou.

Depozičné procesy prebiehajú v poliach mechanických síl (gravitačných a odstredivých) a v elektrickom poli.

usadzovanie je špeciálnym prípadom procesu sedimentácie a prebieha pôsobením gravitačnej sily. Hnacou silou procesu usadzovania je rozdiel medzi gravitačnou silou a vztlakovou silou (Archimedova sila).

Usadzovanie sa používa na hrubú separáciu suspenzií, emulzií a prachov. Vyznačuje sa nízkou rýchlosťou procesu a nízkym separačným účinkom, t.j. usadzovanie nedokáže úplne oddeliť nehomogénny systém. Jednoduché prístrojové vybavenie procesu a nízke náklady na energiu zároveň predurčujú jeho široké uplatnenie v rôznych priemyselných odvetviach.

Usadzovanie sa vykonáva v zariadeniach nazývaných usadzovacie nádrže s periodickým, polokontinuálnym a kontinuálnym pôsobením.

Aby sa zvýšila rýchlosť procesu separácie suspenzií a emulzií, proces sedimentácie sa uskutočňuje pôsobením odstredivej sily v strojoch tzv. centrifúgy.

Centrifúgy podľa princípu činnosti sú rozdelené na filtrovanie A kal. Z hľadiska charakteru separačného procesu sú usadzovacie odstredivky v podstate podobné usadzovacím nádržiam, preto sú tzv. kal centrifúgy.

Proces separácie suspenzií v usadzovacích odstredivkách pozostáva z fáz sedimentácie pevných častíc pôsobením odstredivej sily na steny bubna a zhutňovania častíc.

Separačný proces v odstredivkách je nielen rýchlejší, ale aj lepší, čo charakterizuje stupeň technickej dokonalosti tohto zariadenia.

Inžiniersky výpočet separačných procesov je základom správneho výberu zariadenia a jeho efektívneho využitia.

Príklad 1

Vykonajte výpočet materiálu žumpy na oddelenie heterogénneho systému podľa nasledujúcich počiatočných údajov:

Hmotnosť počiatočného zavesenia, kg

Depozičný čas, h

Koncentrácia látky dispergovaného média, %

V systéme

vo vyčírenej kvapaline

Vo vlhkom sedimente

Hustota látky dispergovanej fázy, kg / m 3 ρ 1 \u003d 2200

Hustota látky dispergovaného média, kg / m 3 ρ 2 \u003d 1 000

1. Hmotnosť vyčírenej kvapaliny:

2. Hmotnosť mokrého kalu:

kg

3. Hustota počiatočnej suspenzie:

kg/m3

4. Hustota vyčírenej kvapaliny a vlhkého sedimentu:

\u003d 1002,19 kg/m3

\u003d 1261,47 kg/m 3.

5. Objemy počiatočnej suspenzie, vyčírenej kvapaliny a vlhkého sedimentu:

m 3

m 3

m 3

6. Kontrola výpočtu bilancie objemov:

V c \u003d V w + V 0 \u003d 4,963 + 0,417 \u003d 5,38 m 3.

7. Produktivita vyčistenej kvapaliny:

Miera vyrovnania

Existuje niekoľko metód na výpočet rýchlosti usadzovania častíc. Rýchlosť sedimentácie sa zvyčajne chápe ako rýchlosť častice v médiu pri pôsobení rozdielu medzi gravitačnými a Archimedovými silami za predpokladu, že tento rozdiel sa rovná odporovej sile média.

Najjednoduchšou metódou na výpočet rýchlosti je Stokesov vzorec. Pre vyrovnanie má tento vzorec formu:

Kde d- veľkosť častíc (priemer), m;

Viskozita kvapaliny, Pa s.

Obmedzenie použitia tohto vzorca spočíva v tom, že umožňuje presne vypočítať rýchlosť iba pre sférické častice a je použiteľný v prípadoch, keď je režim pohybu častíc laminárny (obr. 2, a), Reynoldsovo kritérium prekročiť 2

Ryža. 2. Pohyb tuhého telesa v kvapaline:

a) laminárne prúdenie;

b) turbulentné prúdenie;

c) sily pôsobiace na pohybujúcu sa časticu

G- gravitácia

A - sila Archimedes

R je odporová sila média.

Bolo vyvinutých množstvo metód na výpočet rýchlosti pri vysokých Reynoldsových číslach a pre nesférické častice. Jeden z nich je založený na použití koeficientu odporu ζ, ktorý je fyzikálne analogický s Eulerovým kritériom:

Kde R- odporová sila pôsobiaca na pohybujúcu sa časticu;

F je oblasť projekcie častíc do roviny kolmej na smer pohybu.

Rýchlosť je určená vzorcom odvodeným z podmienky rovnosti síl pôsobiacich na časticu:

Pre praktické použitie tohto vzorca je potrebné vopred vypočítať koeficient odporu vzduchu:

- pre laminárny režim, keď Re< 2

- pre prechodný režim (obr. 2, b) pri 2

- pre turbulentný (obr. 2, b), podobný režim, keď Re> 500, koeficient odporu nezávisí od Reynoldsovho kritéria,

Táto metóda umožňuje pomerne ľahko vypočítať rýchlosť častíc pre veľké hodnoty Reynoldsovho čísla. Nevýhodou metódy je potreba vopred nastaviť hodnotu rýchlosti pre výpočet ζ, a preto sa v praxi používa na výpočet rýchlosti pohybu v sebepodobnej oblasti, keď Re> 500.

V prechodnom režime je vhodné vypočítať rýchlosť depozície pomocou Archimedovho kritéria:

.

V závislosti od hodnoty Archimedovho kritéria sa určí, v akom režime dôjde k depozícii.

Vzhľadom na to Ar< 36 budú dodržané laminárne prúdenie a pre ďalší výpočet sa používa kriteriálna rovnica:

Vzhľadom na to 36 <Аr< 83000 režim usadzovania bude prechodný:

Re = 0,152 Ar 0,714.

Ak Ar> 83 000, potom režim sebepodobný turbulentný:

Na následný výpočet rýchlosti častice v kvapaline by sa mal použiť vzorec

Okrem čisto analytických metód opísaných vyššie existujú aj výpočtové metódy využívajúce grafické závislosti.

Reynoldsovo kritérium teda možno určiť z grafu (obr. 3) v závislosti od predtým vypočítaného Archimedovho kritéria. Rovnaký graf možno použiť na nájdenie Ljaščenkovho kritéria, ktoré je odvodené z Reynoldsovho, Froudeho a hustotného simplexového kritéria:

Rýchlosť usadzovania sa v tomto prípade určuje pomocou nasledujúceho vzorca

Graf (obr. 3) obsahuje krivky, ktoré umožňujú vypočítať rýchlosti depozície častíc nepravidelného tvaru. Na určenie ich ekvivalentnej (podmienenej) veľkosti sa používa závislosť, ktorá umožňuje vypočítať na základe objemu alebo hmotnosti častice vypočítanú hodnotu. V tomto prípade sa podmienená veľkosť častice chápe ako priemer gule, ktorej objem sa rovná objemu častice:

Kde V 4- objem častice vypočítanej veľkosti, m 3 ;

Choď- hmotnosť častíc, kg.

Ryža. 3. Závislosť kritérií Re A Ly z kritéria Ar

Výpočty rýchlosti pohybu častíc vyššie uvedenými metódami zodpovedajú niektorým idealizovaným podmienkam depozície.

Keď sa častice pohybujú v systémoch s vysokou koncentráciou, mala by sa vziať do úvahy korekcia obmedzenia:

Kde objemová koncentrácia častíc v systéme.

Skutočná miera vyrovnania je:

Odhadovaná veľkosť nanesených častíc, mikróny d= 25

Viskozita dispergovaného média, Pa*s 0,8937*10-3

1. Rýchlosť vyrovnania podľa Stokesovho vzorca:

2. Reynoldsovo kritérium:

Získaná hodnota je pod kritickou hodnotou (Re= 2), čo znamená, že režim je laminárny a Stokesov vzorec je aplikovaný primerane.

3. Korekcia pre obmedzenie pohybu.

Predbežne vypočítame objemovú koncentráciu systému:

Novela bude:

4. Skutočná miera vyrovnania:

Príklad 3

1. Povrch nanášania:

m 2

2. Celkový geometrický objem za predpokladu k 3 = 0,9:

m 3

3. Priemer zariadenia:

m.

4. Výška kvapaliny vo valcovej časti pri = 45°:

m.

5. Celková výška valcovej časti:

m.

6. Výška vrstvy sedimentu.

spodný objem

menší objem sedimentu. Sediment vyplní celé dno a určitý objem vo valcovej časti. Výška sedimentu v kónickom dne:

m 3

Príklad 4

1. Geometrické rozmery žumpy:

Berieme dĺžku l \u003d 2 m, šírka bude:

m.

Pomer dĺžky k šírke

2. Hrúbka vrstvy pohyblivej kvapaliny:

m.

3. Trvanie kvapaliny v žumpe:

4. Rýchlosť pohybu tekutiny vo vrstve:

5. Objem pohybujúcej sa vrstvy kvapaliny bude:

Priemer bubna rotora, m D b = 0,8

Rýchlosť otáčania, otáčky za minútu n = 1000

Koeficient zaťaženia K 3 = 0,5

1. Polomer bubna:

m.

2. Priemerný odhadovaný polomer načítania:

3. Separačný faktor:

4. Archimedove kritérium pre odstredivé usadzovanie:

Zrážkový režim je prechodný, od 36

5. Reynoldsovo kritérium:

6. Priemerná rýchlosť jednej častice:

pani.

7. Priemerná miera vyrovnania:

\u003d 0,133 * 0,8831 \u003d 0,117 m/s.

8. Trvanie uloženia:

9. Trvanie jedného cyklu.

Čas pomocných operácií sa rovná 1 minúte.

1,001 + 60 = 61,001 s

10. Hrúbka vrstvy kalu v bubne (pomer objemu kalu k objemu suspenzie v bubne sa berie podľa príkladu 1):

7,828*10-3 m.

TEPELNÉ PROCESY

ÚVOD

V technologických procesoch mäsového a mliekarenského priemyslu sa vo veľkej miere využíva tepelné spracovanie surovín, ktoré sa realizuje vo výmenníkoch tepla. Výmenníky tepla sú zariadenia, v ktorých dochádza k výmene tepla medzi pracovnými médiami bez ohľadu na ich technologický účel.

Výmenníky tepla sú kondenzátory, ohrievače, pasterizátory a iné zariadenia na technologické a energetické účely.

Výmenníky tepla možno klasifikovať podľa ich hlavného účelu, spôsobu prenosu tepla, typu výmeny tepla, vlastností pracovných médií a tepelného režimu.

Podľa hlavného účelu sa rozlišujú výmenníky tepla a reaktory. Vo výmenníkoch tepla je ohrev hlavným procesom a v reaktoroch je to pomocný proces.

Podľa spôsobu prenosu tepla sú výmenníky tepla rozdelené do dvoch skupín: zmiešavacie zariadenia a povrchové zariadenia. V zmiešavacích zariadeniach sa proces výmeny tepla uskutočňuje v dôsledku priameho kontaktu a miešania kvapalných alebo plynných nosičov tepla. V povrchových prístrojoch sa teplo prenáša z jedného pracovného média do druhého cez pevnú stenu z teplovodivého materiálu.

Povrchové výmenníky tepla sa delia na regeneračné a rekuperačné. V regeneračných zariadeniach sa nosiče tepla striedavo dostávajú do kontaktu s tou istou vykurovacou plochou, ktorá sa najprv v kontakte s "horúcim" nosičom tepla zahrieva a potom v kontakte so "studeným" nosičom tepla mu odovzdáva svoje teplo. . V rekuperačných zariadeniach sa prenos tepla medzi médiami uskutočňuje cez stenu.

Podľa druhu pracovného média sa rozlišujú plynové výmenníky tepla (výmena tepla medzi plynnými médiami) a paroplynové výmenníky tepla.

Najpoužívanejšími nosičmi tepla sú para, horúca voda a spaliny.

Podľa tepelného režimu sa rozlišujú zariadenia s ustálenými a nestacionárnymi procesmi.

V mäsovom a mliekarenskom priemysle sa najviac využívajú rekuperačné výmenníky tepla a miešacie zariadenia rôznych typov a prevedení.

I. GEOMETRICKÝ VÝPOČET

Pri vykonávaní geometrického výpočtu rúrkového výmenníka tepla sa vypočítajú rovnaké geometrické rozmery, ktoré možno určiť z počiatočných údajov, ako aj z geometrických hodnôt prijatých v procese výpočtu. Geometrické rozmery, ktorých výpočet je spojený s použitím tepelnotechnických veličín, sa určujú v tepelnom výpočte.

Hlavným výpočtovým vzorcom, ktorý spája danú kapacitu pre kvapalinu prúdiacu v potrubiach s akceptovanými geometrickými rozmermi a rýchlosťou, je vzorec pre prietok

kde - druhý tok, m 3 / s;

vnútorný priemer rúry, m;

Počet rozpracovaných potrubí;

Rýchlosť tekutiny v potrubí, m/s

Pre danú kapacitu ohrievanej kvapaliny sa výpočet vykonáva v nasledujúcom poradí.

1.1. Stanoví sa druhý objemový prietok kvapaliny (ak je špecifikovaný hodinový hmotnostný prietok)

kde - hodinová spotreba, kg / hodinu;

Hustota vody, kg/m3.

1.2. Je určený požadovaný počet potrubí v priebehu

Rýchlosť pohybu kvapaliny potrubím je 0,3-1,5 m/s, pri pohybe plynovým potrubím = 5-10 m/s. Priemer vykurovacej rúrky sa berie v závislosti od výkonu (odporúčané (20-30) * 10 -3 m).

1.3. Požadovaný počet rúrok vo zväzku výmenníka tepla je určený s prihliadnutím na počet prechodov

Počet zdvihov (ak nie je špecifikovaný úlohou) sa najčastejšie berie rovný 1,2,4 a menej často 6 a 12. Viacpriechodové výmenníky tepla sa používajú na ohrev kvapalín na veľké teplotné rozdiely. Zvyčajne pri ohreve vody na prvý zdvih môžete odobrať 10-30 stupňov teplotného rozdielu. Čím viac sa pohybuje vo výmenníku tepla, tým je kompaktnejší, ľahko sa ovláda a inštaluje. Ak je výmenník tepla navrhnutý ako kondenzátor a nie ako kvapalinový ohrievač, poskytuje sa len 1. zdvih.

1.4. Skutočný počet rúrok vo výmenníku tepla sa určuje s prihliadnutím na ich racionálne umiestnenie. Na tento účel sa nakreslí návrhová schéma prierezu nosníka. V tomto prípade sa najčastejšie používa schéma umiestnenia rúr v pravidelných šesťuholníkoch (pozri tabuľku normálov).

1.5. Určí sa priemer zväzku rúrok

kde je počet rúrok pozdĺž uhlopriečky šesťuholníka

t - krok medzi rúrkami, m; t \u003d. (pri upevňovaní rúrok v mriežke roztiahnutím; \u003d 1,3-1,5, pri zváraní \u003d 1,25);

Vonkajší priemer potrubia, m; =

m;

t 0 je medzera medzi vonkajšou rúrou v uhlopriečke nosníka a plášťom, braná konštrukčne tak, že

t 0˃ (t - d von)

Výsledný priemer sa zvyčajne zväčší na najbližšie číslo odporúčané normálmi pre plášte prístroja. Ak sa súčasne ukáže, že uzávierka je mnohonásobne väčšia ako veľkosť t-, je vhodné mierne zväčšiť alebo prepočítať priemer.

1.6. Stanoví sa priemer potrubia privádzajúceho kvapalinu

kde je rýchlosť tekutiny v potrubí, meraná o niečo vyššia ako v potrubí, m (odporúčaná = 1-2,5 m/s).

1.7. Určuje rýchlosť pohybu tekutiny v potrubí

kde je skutočný počet potrubí v prevádzke, berúc do úvahy ich racionálne umiestnenie.

TEPELNÝ VÝPOČET

V dôsledku tepelného výpočtu sa určujú konštrukčné charakteristiky procesu, ako aj rozmery zariadenia, ktoré od nich závisia. Hlavnými návrhovými závislosťami, ktoré sa tu používajú, sú rovnica prenosu tepla a vzorce tepelného zaťaženia.

2.1. Tepelný výkon výmenníka tepla (tepelné zaťaženie) na základe ohriatej kvapaliny (vypočítané, ak je uvedené G)

Ut

kde C je tepelná kapacita kvapaliny pri jej priemernej teplote, J/kg K;

Produktivita, na ohriatu kvapalinu, kg/s:

Teplota kvapaliny na vstupe a výstupe, °C pre kondenzovanú paru (vypočítané, ak je špecifikované D)

kde D - produktivita pary, kg/s;

i - entalpia pary, J/kg;

c k - tepelná kapacita kondenzátu, J / (kg * K),

t až - teplota kondenzátu, ° С (merané o niekoľko stupňov pod teplotou kondenzácie pary)

2.2 Priemerný teplotný rozdiel sa zisťuje pri kondenzácii pary pri zahrievaní kvapaliny

kde t n a p - teplota kondenzácie pary (teplota nasýtenia), °C.

Ak sa rozdiely t párov - t 1 a t párov -t 2 líšia v hodnote menej ako 2 krát, pre výpočet je dovolené vypočítať aritmetický priemer rozdielu

2.3. Koeficient prestupu tepla z pary do steny sa vypočíta:

a) pre zvislé potrubie

W / (m 2 * K)

kde je koeficient fyzikálnych konštánt;

Hustota, kg/m;

Súčiniteľ tepelnej vodivosti, W/(m*K);

dynamická viskozita, Pa*s;

r - špecifické teplo kondenzácie pary, J/kg;

Teplotný rozdiel medzi kondenzáciou a stenou potrubia, °K;

H - výška potrubia, m.

b) pre vodorovné potrubie

kde je vonkajší priemer potrubia, m.

Koeficient A je zvyčajne určený teplotou filmu kondenzátu t pl \u003d t para - , za predpokladu \u003d 10 + 30 K. Špecifické teplo kondenzácie sa odoberá z teploty pary podľa tabuľky.

Výber je zvyčajne ťažký a vyžaduje si viacnásobné prepočty, v súvislosti s ktorými je vhodné vopred počítať pre 4-6 hodnôt k v rozmedzí 10 + 30 °K podľa vzorcov

alebo

V tomto prípade sa parameter A berie ako priemerná teplota filmu za predpokladu, že teplota filmu je o 5 až 15 °C nižšia ako teplota pary, a predbežne sa vypočíta čitateľ. Ďalej sa tepelné zaťaženie vypočíta z prenosu tepla z pary do steny pre množstvo akceptovaných teplotných rozdielov

alebo

2.4. Vypočíta sa koeficient prenosu tepla zo steny potrubia pohybujúcej sa tekutiny. Na zintenzívnenie procesu v tepelných výmenníkoch - ohrievačoch sa pohyb kvapaliny uskutočňuje v turbulentnom režime (Re > 10 4). Za tejto podmienky

Na výpočet pomocou tohto vzorca je potrebné najprv určiť Reynoldsove a Prandtlove kritériá

kde je kinematický koeficient viskozity kvapaliny, m 2 / s;

w d - skutočná rýchlosť tekutiny potrubím, m / s;

Vnútorný priemer rúr, m;

Hustota kvapaliny, kg / m3

Dynamická viskozita kvapaliny, Pa*s:

kde C je tepelná kapacita kvapaliny, J / kg * K;

Súčiniteľ tepelnej vodivosti kvapaliny, W/m*K.

Parametre kvapaliny C sa preberajú z priemernej teploty kvapaliny alebo . Prandtlovo kritérium nezávisí od kinetických charakteristík a možno ho zistiť z tabuľky. Podobne sa Prandtlovo kritérium nachádza pre parametre kvapaliny pri teplote steny. Teplota steny na strane kvapaliny sa považuje za vyššiu o 10 + 40 K ako je priemerná teplota kvapaliny. Treba poznamenať, že táto teplota nemôže byť vyššia ako teplota steny nameraná na strane pary pri výpočte .

2.5. Koeficient prestupu tepla cez stenu je určený vzorcom

W / (m 2 * K)

kde sú koeficienty tepelnej vodivosti materiálu steny a mierky, W / (m * K);

Hrúbka steny potrubia a mierka (kontaminácia), m

Tento vzorec je odvodený pre prípady prestupu tepla plochou stenou, používa sa však aj pre valcové steny, pre ktoré . V tomto prípade chyba nepresahuje niekoľko percent.

Pri vykonávaní viacrozmerného výpočtu je potrebné vypočítať tepelný odpor steny bez zohľadnenia prestupu tepla zo strany pary, predpokladal som, že α 2 je konštantné

Výsledky výpočtov q 1 a q st pre akceptované hodnoty t st sa zapíšu do súhrnnej tabuľky

t st
q 1
q st

Na základe výsledkov výpočtu sa zostrojí graf q, podľa ktorého sa zistí skutočná hodnota t st. pod podmienkou rovnosti.

Na určenie koeficientu prestupu tepla môžete použiť hodnotu q \u003d - prevzatú z tabuľky alebo z grafu.

Pre presný výpočet súčiniteľa prestupu tepla musíte najprv určiť hodnotu α 1 podľa vzorca v odseku 2.3 a dosadiť do nej hodnotu teploty steny zistenú z grafu.

Potom sa vypočíta hodnota súčiniteľa prestupu tepla podľa vzorca v bode 2.5.

2.6. Vypočíta sa teplovýmenná plocha