Calcul Placi.pdf

4. CALCULUL PREDIMENSIONAL AL UNUI SCHIMBATOR DE CĂLDURA CU PLĂCI Prin tema de proiectare, s-a cerut proiectarea unui schimbător de căldura cu plăci, cu următoarele date tehnice: 54900 - Sarcina termică: Q := 12⋅ = 6588 kW 100 - Agentul termic primar: tp1 := 24 grdC ts1 := 17 ρ1 := 1000 - Agentul termic secundar:

grdC kg 3

m

tp2 := 280

grdC

ts2 := 300

grdC kg

ρ2 := 4.5

m

- Randamentul termic:

η := 99.7

%

- Căldura specifică masică:

cp1 := 4.186 cp2 := 2.02

3

kJ kgK kJ kgK

4.1. CALCUL TERMIC PRELIMINAR

Figura 4.1. Diagrama variatei temperaturilor cu suprafața de schimb de căldură pentru circulația în contracurent

Din diagrama variatei temperaturilor calculam diferența maximă, respectiv minima de temperatura între agenții termici (primar si secundar). Se urmărește determinarea cu exactitate a coeficientului global de transfer de căldură, a suprafeței exacte și a numărului real de plăci. ∆tm := ts1 − tp2 = 263

grdC

∆tM := tp1 − ts2 = 276

grdC

Diferența de temperatura medie logaritmica pentru circulația în contra curent se calculează cu relația: ∆tml :=

∆tM − ∆tm = 269.44773  ∆tM  ln   ∆tm  

grdC

Din ecuația de bilanț termic se determina debitele agentului termic primar, respectiv secundar: G1 :=

Q⋅ 100 = 225.50759 η⋅ cp1⋅ tp1 − ts1

G2 :=

(

(

kg s

)

Q

cp2⋅ ts2 − tp2

)

kg s

= 163.06931

Se calculează o suprafață de schimb de căldură aproximativă (se alege k=5000W/m2K) : k := 5000

W 2

m K Spo :=

Q⋅ 1000 k⋅ ∆tml

= 4.89

2

m

Alegem Placa Tip VICARB-ALFA LAVAL tipul V85 cu următoarele caracteristici: 2

- Suprafața de schimb de căldură:

s := 0.5

m

- Înălțimea:

H := 1.0

m

- Lățimea:

L := 0.5

m

- Orificii:

d := 0.200

m

- Lățimea garniturii:

g := 0.009

m

Determinarea numărului de plăci:

Npi :=

Spo s

+ 2 = 11.78

buc

(Np-2) numărul de plăci care participă la transferul de căldură (din totalul Np de plăci, cele de capăt sunt scăldate de agent termic doar pe o singură parte. Pentru aflarea numărului de placi se rotunjește la număr impar: Np := 13

Numărul de canale pe circuit va fi:

buc

n :=

Np − 1 2

=6

circuite

Secțiunea pe circulație între două plăci se calculează cu formula: 2

A := g⋅ L = 0.0045

m

Se calculează vitezele pe cele două circuite cu formulele: w1 :=

w2 :=

G1 n⋅ ρ 1⋅ A G2 n⋅ ρ 2⋅ A

w1 = 8.35213

= 1342.13421

m s

m s

6.2. CALCUL TERMIC DEFINITIV

Din calculul termic preliminar s-au stabilit: 2

- dimensiunile plăcilor:

s = 0.5

m

- numărul de plăci:

Np = 13

buc

- vitezele agenților termici:

w1 = 8.35213 w2 = 1342.13421 n=6

- numărul de circuite

m s m s

circuite

Se calculează temperaturile medii ale agenților termici: tm1 :=

ts1 + tp1 = 20.5 2

grdC

tm2 :=

ts2 + tp2 = 290 2

grdC

Cu temperaturile tm1 și tm2 , din tabelele termotehnice se determină mărimile caracteristice ρ, λ, cp , ν, Pr ale agenților termici.