Nimetu (0)

1 HALB

JUHEND VEEBOILERI SOOJUSLIKUKS JA
HÜDRAULILISEKS PROJEKTARVUTUSEKS
Veeboileriks on antud juhul 1-sektsiooniline kesttorusoojusvaheti. Arvutamisel tuleb arvestada lähteandmetega, mis on toodud eraldi lehel. Enne arvutuste teostamist tuleb tutvuda kesttorusoojusvaheti ehitusega ja tööpõhimõttega (vt. loengumaterjale).
Töö- ja arvutuskäik

Sissejuhatus
Esitada töö eesmärk ning kirjeldada aparaadi tööd koos tähtsamate parameetritega.

Temperatuuride graafik ja keskmine logaritmiline temperatuuride vahe
Enne temperatuuride graafiku (joonis 1) koostamist tuleb kindlaks teha mõlema keskkonna alg- ja lõpptemperatuurid. Toote (kuuma vee) puhul on teada nii alg- kui lõpptemperatuur (t1, t2). Auru temperatuur on aga protsessis konstantne (ta). Juhul kui on antud ainult auru rõhk (pa), siis tuleb temperatuur leida aurutabelist.
Näide. Oletame, et sekundaarauru rõhk pa = 0,39 ata. Sellele vastab temperatuur ta = 75 C.
Keskmine logaritmiline temperatuuride vahe kütteauru ja vee vahel:
; C
Joonis 1. Boileri töö temperatuuride graafik

Vee keskmine temperatuur aparaadis ja sellele vastavad vee füüsikalised omadused
Vee keskmine temperatuur:
tkesk = ta – t ; C
Selle temperatuuri järgi leitakse veetabelist järgmised näitajad:
Soojusjuhtivustegur  =……… kcal /mCh
Tihedus (erikaal)  = ……… kg/m3
Erisoojus c = ……… kcal/kgC
Kinemaatiline viskoossus  = …… 10-6 m2/s
Prandtli kriteerium Pr = ………

Vee voolukiirus aparaadis
Kui vesi voolaks 1 torus korraga, avalduks voolukiirus:
; m/s
G – aparaadi tootlikkus; kg/h (lähteandmetes).
ds – toru siseläbimõõt; m (lähteandmetes, teisendada mm  m).
 – vee tihedus; kg/m3 (vt. punkt 3).
Sobivaim voolukiirus on vahemikus 1,5–2 m/s. Juhul kui voolukiirus tuleb väga suur (üle 3 m/s), siis suurenevad järsult kulutused veepumbale ( pump tuleb valida võimsam, kulub rohkem elektrienergiat). Vee voolukiiruse alandamiseks tuleb vesi panna paralleelselt voolama mitmes torus korraga.
Näide. Oletame, et vee voolukiiruseks w(1) tuli 6 m/s. Antud juhul tuleks vesi panna voolama 3 torus korraga ja vee tegelik voolukiirus oleks:
w = w(1) /3 = 6/3 = 2 m/s.
Edaspidistes arvutustes tulebki kasutada tegelikku voolukiirust (w) ning arvestada, et antud juhul on torude arv käigus nk = 3. Kui voolukiirus jääb kohe etteantud piiridesse, siis ümberarvutust teha pole vaja ning torusid jääb käiku üks – (nk = 1).

Aparaadi soojuskoormus
Leitakse veele üleantav vajalik soojushulk :
Q = G  c  (t2 - t1) ; kcal/h
Kõik valemis esinevad suurused on eelnevalt teada.

Auru kulu protsessi läbiviimiseks
Antud juhul tuleb leida kütteauru (sek. auru või drosseldatud primaarauru) kulu kuuma vee tootmiseks:
; kg/h
i – auru soojasisaldus; kcal/kg (aurutabelist ta järgi).
tk – aurust tekkiva kondensaadi temperatuur, orienteeruvalt:
; C.
 – boileri soojuslik kasutegur (0,85–0,95).
Auru erikulu 1 kg vee kohta:
; kg/kg

Soojusülekandetegur vee poolel
Antud juhul tuleb leida soojusülekandetegur (2) toru seinalt torus voolavale veele.

Arvutada Reynoldsi kriteerium veele:
Nb! Toru siseläbimõõt kindlasti meetrites (nt. ds = 30 mm = 0,03 m), sama kehtib ka edaspidistes arvutustes.
Re-kriteerium peab tulema üle 10 000, mis tagab turbulentse voolurežiimi ja intensiivse soojusülekande (Re  10 000).

Arvutada Nusselti kriteerium:
Nu = 0,023  Re 0,8  Pr 0,4

Arvutada soojusülekandetegur 2 :
; kcal/m2 Ch
Nb!  – vee soojusjuhtivustegur, mitte segi ajada algandmetes toodud toru materjali soojusjuhtivusteguriga s.
Aparaadi vertikaalse asendi puhul tuleb 2-e täpsustada. Kui külm vesi siseneb aparaati alt (arvestatakse loomulikku suunda), siis:
2 = 2  1,15 ; kcal/m2 Ch (loomulikku suunda mitte arvestades 1,15  0,85)

Soojusülekandetegur kütteauru poolel
Antud juhul tuleb leida soojusülekandetegur (1) aurult toru seinale.

Valida ette toru seina temperatuur ts :
ts = ta – (5…15) ; C

Arvutada orienteeruv kondensaadi kile temperatuur:
tk = 0,5  (ta + ts) ; C
Nimetatud temperatuuri järgi leitakse kondensaadi kile omaduste kohta tegur A.
tk ; C 60 80 100 120
A 1900 2070 2190 2300

Arvutada soojusülekandetegur 1
 Aparaadi asend vertikaalne:
; kcal/m2 Ch
 Aparaadi asend horisontaalne:
; kcal/m2 Ch
r – vee aurustumissoojus ; kcal/kg (leitakse aurutabelist ta järgi).
h – torude kõrgus aparaadis; m (valitakse ette piiridest 1,0–1,4 m).
tk – temperatuuride vahe kütteauru ja toru seina vahel (tk = ta – ts); C.
dv – toru välisläbimõõt; m.

Soojusläbikandetegur k ja valitud toru seina temperatuuri kontroll
Soojusläbikandetegur arvutatakse järgmise valemiga:
; kcal/m2 Ch
s – toru seina paksus; m, mis leitakse toru sise- ja välisläbimõõtude kaudu.
Näide. Oletame, et toru siseläbimõõt ds = 50 mm, välisläbimõõt dv = 54 mm. Toru seina paksus  = 2 mm  0,002 m.
s – toru seina materjali soojusjuhtivustegur; kcal/m Ch.
Järgnevalt tuleb kontrollida valitud toru seina temperatuuri õigsust (punkt 8 a):
; C
t – keskmine logaritmiline temperatuuride vahe; C (vt. punkt 2).
Saadud seina temperatuur peab kokku langema ettevalitud seina temperatuuriga ts (erinevus mitte üle 4 C). Kui erinevus on suurem, siis tuleb ette valida uus seina temperatuur ja punkt 8 arvutusi korrata . / Nb! Meil õppeprojektis pole vaja seina temperatuuri täpsustada /

Boileri küttepind ja peamised ehituslikud näitajad
Soojusvaheti vajalik küttepinna suurus arvutatakse järgmise valemiga:
; m2
Ehituslikud näitajad

Teada on boileris kasutatavate torude sise- ja välisläbimõõdud ds ja dv; m.

Teada on ka torude arv käigus nk (vt. punkt 4).

Vertikaalse asendiga aparaadi korral on ette valitud torude kõrgus h; m (punkt 8 c). Horisontaalse asendiga aparaadi puhul tuleb torude pikkus l ette valida (1–1,5 m).

Torude summaarne pikkus boileris:
; m

Üldine torude arv boileris:
või
(ümardada täisarvuni)

Käikude arv boileris:
(ümardada täisarvuni)
Näide. Oletame, et üldine torude arv tuli nü = 62 ja torude arv käigus on nk = 3.
Käikude arv z = 62 / 3 = 20,67  21. Tegelik torude arv nü = 3  21 = 63.

Boileri silindrilise väliskesta läbimõõt sõltub aparaadi tootlikkusest, torude arvust, läbimõõdust jm. näitajatest (Dk = 0,3–0,6 m).

Boileri hüdrauliline arvutus
Boileri hüdraulilise arvutuse eesmärgiks on leida veepumba vajalik võimsus ja tekitatav surve, mis kindlustaks etteantud tootlikkuse ja vee voolukiiruse ning kataks aparaadis ja ühendustorustikus ( liinis ) tekkivad survekaod (rõhukaod).

Survekadu kohttakistuste ületamiseks boileris

Vee sisse- ja väljavoolu ava ristlõikepind:
f1 = 0,785  ds2 ; m2

Ühe käigu jaotuskarbi ristlõikepind:
; m2

Ühte käiku kuuluvate torude ristlõikepind:
f3 = f1  nk ; m2
Valemites kasutatud ehituslikud näitajad on arvutatud (või valitud) punktis 10.

Kohttakistustegur vee sissevoolul esimesse jaotuskarpi:

Kohttakistustegurid vee sissevoolul jaotuskarbist torudesse:
Kohttakistustegurid 2 leitakse suhte f3 / f2 järgi tabelist 1.
TABEL 1. Kohttakistustegurite 2 ja 4 leidmine.
f3 / f2 ; f1 / f2
2 ; 4
f3 / f2 ; f1 / f2
2 ; 4
0,0
0,50
0,6
0,25
0,1
0,47
0,7
0,20
0,2
0,43
0,8
0,15
0,3
0,38
0,9
0,09
0,4
0,33
1,0
0,00
0,5
0,30

Kohttakistustegurid vee väljavoolul torudest jaotuskarpi:

Kohttakistustegur vee väljavoolul viimasest jaotuskarbist:
Kohttakistustegur 4 leitakse suhte f1 / f2 järgi tabelist 1.

Kiiruse surve:
; m (H2O)
w – vee voolukiirus torudes; m/s (vt. punkt 4).
g – raskuskiirendus; m/s2 (9,81).

Survekadu kohttakistuste ületamiseks:
; m
(kohttakistustegurite summa).

Survekadu voolusuuna muutustele boileris:
; m
z – käikude arv (vt. punkt 10 f).
 – takistustegur voolusuuna muutumisel 180  all (1,1).

Summaarne survekadu kohttakistuste ületamiseks:
Hk = H’k + H’’k ; m

Liinikaod boileris
; m
(liini takistustegur boileris).
Re – vt. punkt 7 a.
L – torude summaarne pikkus boileris; m.
L = nü  l või L = nü  h ; m
nü – üldine torude arv
l (h) – ühe toru pikkus (või kõrgus); m (vt. punkt 10).
11.3. Summaarne survekadu boileris
Hap = Hk + Hl + Hw; m
11.4. Survekadu vee voolamisel väljaspool boilerit (Hsum)
Siin võetakse arvesse survekadu boilerit ühendavates torustikes (liinis). Liinitorustiku siseläbimõõt Ds valitakse selline, et vee voolukiirus liinis oleks vahemikus 1–2 m/s.
; m/s
Liini põhinäitajad võib ise ette valida, kasutades praktikumide näiteid (nt. liini pikkus L, põlviste arv liinis, kraanide arv, geomeetriline tõstekõrgus hg jne.).
Nb! Valitud liinist teha töösse ka joonis.

Veepumba vajalik võimsus
; kW
 – pumba kasutegur (0,5–0,8).

Tabel 2. Vee füüsikalised omadused

Temperatuur
t, ºC

Tihedus

, kg/m3

Erisoojus

c, kcal/kgºC

Soojusjuhtivus-

tegur
, kcal/mºCh

Kinemaatiline

viskoossus
106, m2/s

Pr

0
999,8
1,012
0,474
1,790
13,7
5
999,7
1,009
0,484
1,540
11,3
10
999,6
1,006
0,494
1,300
9,56
15
998,9
1,005
0,504
1,100
8,15
20
998,2
1,004
0,515
1,000
7,06
25
996,9
1,004
0,523
0,910
6,20
30
995,6
1,003
0,531
0,805
5,50
35
993,9
1,003
0,538
0,720
4,85
40
992,2
1,003
0,545
0,659
4,30
45
990,1
1,003
0,551
0,615
3,90
50
988,0
1,003
0,557
0,556
3,56
55
985,6
1,003
0,562
0,515
3,25
60
983,2
1,004
0,567
0,479
3,00
65
980,5
1,005
0,571
0,445
2,75
70
977,7
1,006
0,574
0,415
2,56
75
974,8
1,006
0,577
0,385
2,35
80
971,8
1,007
0,580
0,366
2,23
85
968,5
1,008
0,583
0,347
2,10
90
965,3
1,009
0,585
0,326
1,95
95
961,8
1,009
0,586
0,310
1,85
100
958,3
1,010
0,587
0,295
1,75
Tabel 3. Küllastunud auru omadused
Temperatuur
t, C
Rõhk
p, ata
Erimaht v, m3/kg
Entalpia
(soojasisaldus) i, kcal/kg
Aurustumis- soojus
r, kcal/kg
20
0,0238
25
0,0323
30
0,0433
35
0,0573
40
0,0752
19,55
613,5
573,5
45
0,0977
15,28
615,7
570,7
50
0,1258
12,05
618,0
568,0
55
0,1605
9,589
620,0
565,2
60
0, 2031
7,687
622,5
562,5
65
0, 2550
6,209
624,7
559,7
70
0,3177
5,052
626,8
556,8
75
0,393
4,139
629,0
554,0
80
0,483
3,414
631,1
551,2
85
0,590
2,832
633,2
548,2
90
0,715
2,365
635,3
545,3
95
0,862
1,985
637,4
542,4
100
1,033
1,675
639,4
539,4
105
1,232
1,421
641,3
536,3
110
1,461
1,212
643,3
533,1
115
1,724
1,038
645,2
530,0
170
8,080
662,4
490,6
180
10,23
664,6
482,3
190
12,80
666,4
473,5
200
15,85
667,7
464,2
210
19,55
668,6
454,4
KESTTORUSOOJUSVAHETI (nt. boileri) ARVUTUS
Juhend koos metoodikaga
(arvutusvalemid, toote ja agensi tabelid jm.)
ALGANDMED , ESITATUD TINGIMUSED
Temperatuuride graafiku koostamine
(vajadusel leida puuduvad temp.-d)
Leida liikumapanev jõud t
Leida toote keskmine temperatuur tkesk
ja sellele vastavad toote (vee) omadused
Määrata sobiv voolukiirus w, mis
kindlustaks turbulentse voolu (Re  10 000)
Leida aparaadi soojuskoormus Q
(tootele üleantav soojushulk)
Leida agensi (auru) kulu D ja erikulu ma
Leida soojusülekandetegurid
agensi ja toote poolel (1 , 2)
Leida soojusläbikandetegur k
Leida küttepinna suurus F ja
komplekteerida aparaat
(käikude arv, torude arv jne.)
Teostada aparaadi ja selle juurde
kuuluva liini hüdrauliline arvutus
(leida pumba võimsus)
KESTTORUSOOJUSVAHETID

Vedelik–vedelik

Kolmekäiguline

Vertikaalne

Segmentvaheseintega

30 toru
30 / 3 = 10 toru käigus

Vedelik–aur

Kahekäiguline

Horisontaalne
4. Ilma segmentvaheseinteta
13

.DOC Laadi alla originaalfail 13 lk · .doc · 32 allalaadimist

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 13 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2012-07-10 Kuupäev, millal dokument üles laeti

32 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

ketter Õppematerjali autor

juhend

Sarnased õppematerjalid

pdf

Veeboileri soojuslik ja hüdrauliline projektarvutus

Eesti Maaülikool VLI Toiduainetööstuse tehnoloogilised protsessid ja üldseadmed Veeboileri soojuslik ja hüdrauliline projektarvutus Projektarvutus Koostaja: Maarja Laur Juhendaja: Tauno Mahla Tartu 2014 Sisukord Sissejuhatus..........................................................................................................................................3 1. Temperatuuride graafik ja keskmine logaritmiline temperatuuride vahe........................................4 2. Vee keskmine temperatuur aparaadis ja sellele vastavad vee füüsikalised omadused.....................5 3. Vee voolukiirus aparaadis.................................................................................................................5 4. Aparaadi soojuskoormus..........

Tehnoloogia

doc

Veeboileri ülesanne

1. Temperatuuride graafik ja keskmine logaritmiline temperatuuride vahe Vee algtemperatuur t1= 20 °C Vee lõpptemperatuur t2= 87 °C Auru temperatuur tuleb leida aurutabelist. Primaarauru rõhk pa = 1,2 ata. Sellele vastab temperatuur ta = 105 °C. Keskmine logaritmiline temperatuuride vahe kütteauru ja vee vahel: t 2 - t1 87 - 20 67 67 t = = = = = 43,2 ta - t 1 105 - 20 ln ( 4,722 ) 1,552 °C ln ln ta - t 2 105 - 87 t= 43,2 °C Joonis 1. Boileri töö temperatuuride graafik 3. Vee keskmine temperatuur aparaadis ja sellele vastavad vee füüsikalised omadused Vee keskmine temperatuur: tkesk = ta t ; °C tkesk = 105 43,2= 61,8 °C tkesk = 61,8 °C Selle temperatuuri järgi leian veetabelist järgmised näitajad: Soojusjuhtivustegur = 0,567 kcal/m°Ch Tihedus (erikaal) = 983,2 kg/m3 Erisoojus c = 1,004 kcal/kg°C Kinemaatiline visko

Tööstuslikud protsessid

doc

Boileri arvutus

Eesti Maaülikool VLI Toiduteaduse ja toiduainete tehnoloogia osakond VEEBOILERI SOOJUSLIK JA HÜDRAULILINE PROJEKTARVUTUS Praktiline töö nr 5 Koostas: Gerda Niilo Juhendas: Tauno Mahla Tartu 2010 1. Sissejuhatus Töö eesmärgiks on välja selgitada veeboileri kaod tootmise liinis,peamised ehituslikud näitajad, küttepinna arvutused ja veel välja tuleb selgitada pumba tootmisvõimsus. Need kõik andmed on olulised kui planeerida tootmisliini või ükskõik , kus kasutatakse veeboilerit. Veebolieri töö ülesanne on 25 kraadine vesi, mis pumbatakse boilerisse, üles soojendada 80kraadini. Selleks tehakse vajalikud arvutused, võttes arvesse vee füüsikalised omadused, vee voolukiirus aparaadis, aparaadi soojuskoormus, auru kulu antud protsessi läbiviimiseks, sooju

Tööstuslikud protsessid

doc

Tehnoloogiliste protsesside eksami küsimused

1. kMis eristab pidevaid protsesse perioodilistest? Pidevate protsesside korral toimud toote sisse- ja väljavool pidevalt (kogu aeg). Perioodiliste protsesside korral toimub toote sisse- ja välja vool mingi kindla aja jooksul. 2. Mis eristab statsionaarseid protsesse mittestatsionaarsetest? Statsionaarsed protsessid on ajas muutumatud. Mittestatsionaarsed protsessid on ajas muutuvad, nt: veeanum kraaniga, algul voolab vett kiiresti, kui anum hakkab tühjenema väheneb vee voolamise kiirus. 3. Hüdrodünaamilised protsessid / soojuslikud protsessid / massiülekandeprotsessid / mehaanilised protsessid. Esitada iga protsessigrupi kohta liikumapanev jõud, 3 kaastegurit / takistust (koos toime selgitamisega) ning 1oluline protsessi tulemuse näitaja. Hüdrodünaamilised protsessid liikumapanevaks jõuks on rõhkude vahe, takistusteks on viskoossus (mida viskoossem toode on seda aeglasemalt ta voolab), liini pikkus

Tööstuslikud protsessid

docx

Toiduainete tehnoloogia põhiprotsessid

Protsesside kordamine Üldosa 1. Mis eristab pidevaid protsesse perioodilistest? Perioodiline protsess toimub tsüklitena ja viiakse teatud aja möödudes lõpule, siis see kordub uuesti, aeganõudvam. Pidev protsess toimub kogu aeg ning ei lõppe ära, sest materjali tuleb koguaeg juurde jne, need on tootlikud ja kiired. 2. Hüdrodünaamilised protsessid / soojuslikud protsessid /massiülekandeprotsessid / mehaanilised protsessid. Esitada iga protsessigrupi kohta liikumapanev jõud, vähemalt 3 kaastegurit / takistust (koos toime selgitamisega) ning 1 oluline protsessi tulemuse näitaja. Hüdrodünaamilised protsessid – jõud: rõhkude vahe; kaastegurid: mõõtmed/voolu ristlõike pind (mida suuremad mõõtmed, seda kiirem), temp (mida kõrgem, seda kiiremad protsessid), viskoossus (mida viskoossem, seda aeglasem), vedelik ja selle omadused/olek; olulisus: voolukiirus.

Toit ja toitumine

docx

Soojusvaheti

2 1. SISSEJUHATUS Keemiatööstuses on laialt levinud sellised soojuslikud protsessid nagu vedelike ja gaaside soojendamine ning jahutamine ja aurude kondenseerimine, mida viiakse läbi soojusvahetusaparaatides. Sõltuvalt soojuse üleandmise viisist jagunevad soojusvahetid 2 gruppi: - pindsoojusvahetid soojus kantakse ühelt keskkonnalt teisele läbi keskkondi eraldava vaheseina; - segunemissoojusvahetid soojus kantakse üle keskkondade otsesel kokkupuutel. Laialdaselt on levinud erineva konstruktsiooniga pindsoojusvahetid. Üheks selliseks on toru-torus tüüpi soojusvaheti, mis koosneb mitmest omavahel järjestikku ühendatud toruelemendist. Toruelement koosneb kahest kontsentrilisest teineteise sisse paigutatud torust. Üks soojuskandjatest liigub sisemises torus, teine kahe toru vahelises ruumis. Tänu suhteliselt väikesele vabale ristlõikepindalale sisemises torus ja torudevahelises ruumis, saavutatakse juba väikestel vedelike kuludel suur

Keemiatehnika

docx

Torukimp soojusvaheti

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Keemiatehnika instituut Õppeaine KAT3182 Keemiatehnika alused -- projekt SOOJUSVAHETUSSEADME EELPROJEKT Üliõpilane: Laura Freivald Juhendaja: Inna Kamenev Kood: 142642KATB Esitatud: 10.05.2017 Tallinn 2017 Sisukor Sissejuhatus.................................................................................................................................4 Tehnoloogiline osa......................................................................................................................5 Tehnoloogiline skeem ja selle kirjeldus..................................................................................5 Soojusvaheti skeem ja selle iseloomustus...............................................................................5 Soojusvaheti materjali- ja soojusbilansid......................

Keemiatehnika alused

doc

Soojus- ja massilevi I vastused

Soojus ja massilevi I 1. Soojuse leviku viisid ja nende lühiiseloomustus. Soojusjuhtivus keha sisene või kehadevaheline soojuse levik. Mis on tingitud erinevatest temperatuuridest keha eri osades või kehade erinevast temperatuurist. Konvektsioon gaasi või vedelas keskkonnas. Näit. külma ja kuuma gaasi segunemine tiheduste erinevuse tõttu. Soe gaas/vedelik on hõredam ja tõuseb üles, kus jahtub ja vajub alla. Soojuskiirgus soojuse levik kiirguse abil. Segajuhtivus olemas nii konvektiivne kui kiirguslik soojusjuhtivus. 2.Soojuse, massi ja liikumishulga (impulsi) ülekande sarnasus. Soojus ja massilevis kasutatakse sageli arvutuste tegemisel sarnasusteooriat ja sarnasusarve. Sarnasusarvud on näiteks Re (Reynoldsi) ja Nu (Nusseti). Massi ja soojuse levikut kirjeldatakse vahel kui elektri levikut, soojustakistus asendatakse elektrilise takistusega. Vahel ei saa seda meetodit kasutada. Nu= *l/ 3.Statsionaarne soojusjuhtivus lä

Soojusfüüsika

Rohkem sarnaseid