Требуется охладить напиток от температуры t1’= 95оС до температуры t1”= 30оС

Требуется охладить напиток от температуры t1’= 95оС до температуры t1”= 30оС. Массовый расход напитка М1 = 0,05 кг/с. Для охлаждения имеется холодная вода с температурой t2’; массовый расход воды М2. Коэффициент теплопередачи k. Определить: площадь поверхности двух теплообменников -прямоточного и противоточного. На графиках изобразить схемы движения жидкостей в прямоточном и противоточном теплообменниках.

Дано: t1’= 95оС, t1”= 30оС, М1 = 0,05 кг/с, М2 = 0,4 кг/с, t2’=11оС,
k=400 Вт/м2×К.
Найти: площадь поверхности двух теплообменников – прямоточного и противоточного.
Решение:
Уравнение теплового баланса Q, кВт определяется по формуле [1] Q=M1×c1×(t1’-t1”)= M2×c2×(t2’-t2”), (26)
где M1- массовый расход горячей жидкости (напитка), кг/с;
c1 =c2 – массовая теплоемкость жидкостей, кДж/кг×К; t1’ – температура горячей жидкости на входе в теплообменник, оС;
t1” – температура горячей жидкости на выходе из теплообменника,
оС; M2 – массовый расход холодной жидкости (воды), кг/с;
t2’ – температура холодной жидкости на входе в теплообменник,
оС;
t2” – температура холодной жидкости на выходе из
теплообменника, оС.

Мощность теплового потока по первой части уравнения теплового баланса равна
Q= 0,05×4,19×(95-30)=13,62 кВт.

Температура холодной жидкости (воды) на выходе из теплообменного аппарата, используя вторую часть уравнения теплового баланса и определяется по формуле [1] t2”=Q/M2×c2+t2’, (27)
t2”=13,62/0,4×4,16+11 =19,19 оС.

Изобразим схему движения жидкостей в прямоточном теплообменнике на рисунке 6.

Рисунок 6- Схема движения жидкостей в прямоточном теплообменнике

Находим большую разность температур на левом конце теплообменника Δtб, оС по формуле [1] Δtб= t1’- t1’. (28)
Меньшую разность находим на правом конце Δtм, оС по формуле [1] Δtм= t2”- t2”. (29)
Вычисляем средний температурный напор по логарифмической формуле в градусах Цельсия Δt, по формуле [1] Δt= Δtб- Δtм/ ln(Δtб/Δtм). (30)

Отсюда
Δtб=95-11=84 оС,
Δtм=30-19,19=10,81 оС,
Δt= 84- 10,81/ ln(84/10,81)=35,70 оС.

Уравнение теплопередачи Q, Вт определяется по формуле [1] Q=k×F×Δt, (31)
F=Q/k×Δt. (32)

Площадь прямоточного теплообменника равна
F=13620/400×35,7=0,95 м2.

Расчет для противоточного теплообменника.
Изобразим схему движения жидкостей в противоточном теплообменнике на рисунке 7.

Рисунок 7- Схема движения жидкостей в противоточном теплообменнике

Находим большую разность температур на левом конце теплообменника Δtб, оС по формуле [1] Δtб= t1’- t2”, (33)
Δtб=95-19,19=75,81 оС.

Меньшую разность находим на правом конце Δtм, оС по формуле [1] Δtм= t1’- t2’, (34)
Δtм= 95- 11=84 оС.
Средний температурный напор по логарифмической формуле в градусах Цельсия Δt, по формуле (30) и равен
Δt= 75,81- 84/ ln(75,81/84)=8,29 оС.

Площадь прямоточного теплообменника определяется по формуле (32) и равна
F=13620/400×8,29=2,05 м2.

Ответ: площадь поверхности прямоточного и противоточного теплообменников равны 0,95 м2 и 2,05 м2 соответственно.

Список использованных источников

С.В. Шихалев. Методические рекомендации по выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения по дисциплине «Теплотехника» [Текст] / Шихалев С.В.- Екатеринбург, 2017. – 17 с.
В.З. Порцев. Структура и правила оформления текстовых документов / В.З. Порцев, Г.Ф. Фролова, И.Ф. Решетников. – Екатеринбург.: УрГЭУ, 2004.- 54 с.

user_logo

LillaM 5.0

Предпочла научной работе- обычную, и теперь у меня разнообразный опыт: крупные зарубежные и обычные российские компании, экономика, маркетинг,логистика,переводы, журналистика, педагогика. Очень помогает в написании курсовых и дипломных.

Нанять автора

Готовые работы на продажу

Так же вы можете купить уже выполненные похожие работы. Для удобства покупки работы размещены на независимой бирже. Нажимая "Купить" вы будете перенаправлены на страницу карточки работы.

Гарантия на работу 10 дней.

Требуется охладить напиток от температуры t1’= 95°С до температуры t1”= 30°С

80₽

Контрольная работа
Теплоэнергетика и теплотехника
Выполнил: vladmozdok

Купить