Dane:	Obliczenia: 1.Założenia: Przyjmuję, że ochładzanie czterochlorku węgla będzie się odbywało w płaszczowo-rurkowym współprądowym wymienniku ciepła wykonanym ze stali węglowej. W rurkach przepływać będzie czterochlorek węgla, a w przestrzeni międzyrurowej woda chłodząca.	Wyniki:
tpm=78 ^oC tkm=40 ^oC tpw=10 ^oC tkw=37 ^oC	2. Temperaturowe warunki procesu. Czterochlorek węgla - temperatura początkowa tp=78 ^oC, temperatura końcowa tk=40 ^oC. Woda - temperatura początkowa tp=10 ^oC, temperatura końcowa tk=37 ^oC. 78 40 37 10
Cwm=876,62 J/kg^oC Cw=4183J/kg^oC tpm=78 ^oC tkm=40 ^oC tpw=10 ^oC tkw=37 ^oC Gm=5,0 t/h =1,389 kg/s	3.Bilans cieplny . Gm=5,0 t/h=(5,0*1000)/3600=1,389kg/s Q=1,389*876,62*(78-40)=23875,88W Gw=(1,389*876,62*(78-40))/(4183*(37-10))= 0,409 kg/s	Q=23875,88W Gw=0,409 kg/s
ρm=1594kg/m^3 dw=0,012m	4. Ilość rurek. Przyjmuję prędkość u=1m/s. Przyjmuję rurki φ=16x12mm. Fr=1,389/(1*1594)=0,000871 m^2 n=7,71 Przyjmuję wg Hoblera ilość rurek n=13.	Fr=0,000871m^2 fr=0,000113 m^2 n=13
wg Hoblera d/t=3,5	5. Średnica zastępcza przestrzeni międzyrurowej. D=t*3,5=21mm*3,5=73,5mm Średnica obejmująca rury zewnętrzne. D'=D+dz=74,5mm+16=89,5mm Przyjmuję 5mm odstępu rur od ściany płaszcza po każdej stronie. Dzo=D+10mm=89,5+10=99,5 Dz=0,0214m	D`=0,0895m Dz0=0,0995m Dz=0,0214m
Gw=0,409kg/s ρw=997,04 kg/m^3 Dz=0,0175m	6.Prędkość przepływu wody. uw=4*Gw/(ρw*Π(Dz^2)) uw=4*0,409/(997,04*3,14*(0,0214^2)) =1,14m/s	uw=1,14m/s
fr=0,000113m^2 n=13	7. Prędkość rzeczywista przepływu medium. F = n* f F = 13 * 0,000113 = 0,00147 m^2uw = Gm/(F* ρm) uw = 1,389/(0,00147*1594) = 0,593m/s	F= 0,00147m^2 um=0,593m/s
uw=1,14m/s Dz=0,0214m ρw=997,04 kg/m^3 ηw=0,00089Pas λw=0,607W/mK um=0,593m/s dw=0,012m ρm=1594kg/m^3 ηm=0,000901 Pas Cwm=876,63 J/kg^oC λm=0,11W/mK	8.Liczby Re, Pr, Nu i α. dla wody: Re w = u w * D z * ρ w /η w Rew =0,577*0,0214*997,04/0,00089 =13832,9 Pr = cm * ηm/λ m Pr = 4183* 0,00089/0,607 =6,133 Nu w = 0,023* Rew^0,8 *Pr w^0,4 Nu w =0,023* (13832,9)^0,8 *(6,133)^0,4 Nu w = 97,62 α w = Nuw * λ w/D z α w = 97,62*0,607/0,0214 =2768,9 dla czterochlorku węgla: Re m = u m * d z * ρ m /η m Rew =0,593*0,012*1594/0,000901 =12599,2 Pr = Cm * ηm/λ m Pr = 876,63* 0,000901/0,11 = 7,18 Nu m = 0,023* Rem^0,8 *Pr m^0,4 Nu m =0,023* (12599,2)^0,8 *(7,18)^0,4 Nu m = 96,48 α m = Num * λ m/d w α w = 96,48*0,11/0,012 =884,45	Rew=13832,9 Pr=6,133 Nuw=97,62 αw=2768,9 W/m^2 Rem=12599,2 Prm=7,18 Num=96,48 αm=884,45 W/m^2K
αw=2768,9 W/m^2K αm=884,45W/m^2K δ=0,002m λst=46,5W/mK 1/αo=0,00085 m^2K/W	9. Współczynnik przenikania K. 1/K = 1/αm + δ/λst +1/αw+1/αo 1/K= 1/884,45 + 0,002/46,5 + 1/2768,9 + 0,00085 K = 484,35 W/m^2K	K=484,35 W/m^2K
tpm=78 ^oC tkm=40 ^oC tpw=10 ^oC tkw=37 ^oC	10. Powierzchnia wymiany ciepła. logarytmiczna różnica temperatur: Δt = Δt 1- Δt 2/ ln(Δt1/Δt2) Δt = 68-3 /ln (68/3) Δt = 20,83 powierzchnia wymiany ciepła: Q = K * F * Δt F = Q / (K*Δt) F = 23875,88 /(484,35*20,83) F = 2,37 m^2 Przyjmuję 25% rezerwę powierzchni wymiany ciepła. Fc = 2,96 m^2	Δt=20,83 ^oC Fc=2,96 m^2
Fc=2,96 m^2 dm=0,014m n=13	11.Długość rurek. Fc = Π * dm * L * n L = Fc / Π * d m * n Średni przekrój rurki wynosi dm=0,014m L = 2,96 / 3,14*0,014*13 L = 5,17 m	L=5,17m
	12. Dobór materiału. Dobieram stal węglową St3S na płaszcz i rurki wg PN - 60/H - 86020.
ph=1,013⋅10^5Pa prw=1,0 MPa	13. Ciśnienie obliczeniowe. pow = prw +ph pow = 1,013*10^5 Pa + 1,0*10^6 Pa=11,013*10^5 Pa	pow=11,013⋅10^5Pa
Re =2,3⋅10^8Pa Xe=1,65 α=0,8 1/deg zdop=0,8 Dz=0,0995m pow=11,013⋅10^5Pa k=1,12⋅10^8Pa a=1 z=0,8 c1=0,0008m c2=0,001m c3=0m	14.Grubość ścianki płaszcza. k - naprężenie dopuszczalne Dla jednostronnego doczołowego złącza z podpawaniem przyjęto: Zakładam, że: to wówczas a=1 g0 =0,0995*11,013*10^5/(2,3*1,12*10^8 *0,8+11,013*10^5) g0 = 0,00042m Rzeczywista grubość blachy: τ - czas użytkowy s - szybkość korozji c1 - naddatek grubości ze względu na minusową odchyłkę dla blach c2 - naddatek grubości ze względu na korozję c3 - naddatek grubości ze względu na dodatkowe naprężenia Grubość blachy wynosi: g = 0,00042 + 0,0018 = 0,0022 m Przyjmuję znormalizowaną grubość ścianki g=0,005m.	k=1,12⋅10^8Pa z=0,8 a=1 g0=0,00042m c=0,0018m g=0,005m
Dw=0,0995m pow=11,013⋅10^5Pa z=0,8 k=1,12⋅10^8Pa yw=2 c=0,0018m g=0,005m	15. Grubość ścianki den wyoblonych. gd= (Dz * pow*yw/4*k*z)+c Dz=Dw+2g Dz=0,0995 + 2*0,005= 0,1095 gd = (0,1095*11,013*10 *2/4*1,12*10 *0,8)+0,0018 =0,0025 Przyjmuję znormalizowaną grubość ścianki gd=0,005m.	Dz=0,1095m gd=0,005m
Gm =1,389kg/s ρm=1594kg/m^3 um=0,593m/s	17. Średnice króćca dla chlorobenzenu. Qm = Gm/ρm Qm = 1,389/1594 = 0,00087 m^3/s F = Qm/um F = 0,00087/0,593 =0,0014 m^2 F = Π* d/4 d = (4F/Π)^0,5 d = (4*0,00147/3,14)^0,5 d = 0,0432m Przyjmuję króciec o średnicy d = 0,05m	Qm=0,0016 m^3/s F=0,0022m^2 d=0,05m
Gw=0,209kg/s ρw=997,04 kg/m^3 uw=0,577m/s	18. Średnica króćca dla wody. Qw = Gw/ρw Qw = 0,209/997,0=0,0002 m^3/s F = Qw/uw F = 0,0002/0,577 = 0,00034 m^2 F =Π*d^2/4 d = (4F/Π)^0,5 d = (4*0,00034/3,14)^0,5 = 0,02m Przyjmuję króciec o średnicy d = 0,02m.	Qw=0,0002 m^3/s F=0,00034m^2
Do=0,081m n=19 t=21mm- wg Hoblera dw=0,012m c=0,0018m Dw=0,0995m g=0,005m pow=11,013⋅10^5Pa k=1,2⋅10^8Pa a=1 dw=0,012m	19. Dna sitowe. Przyjmuję grubość dna sitowego gs=0,005m. 20. Wzmocnienia dla otworów w wymienniku. Największa średnica otworu nie wymagająca wzmocnienia równa się najmniejszej z trzech poniższych wartości: zr - współczynnik wytrzymałościowy powłoki osłabionej otworem zr = 11,013*10^5*(0,0995+0,005-0,001)/(2,3*1,2*10^8*(0,005-0,001))=0,1032 d1 =0,81*(0,0995*(0,005-0,001)*(1-0,062))^1/3 = 0,0574m b) c) Wymiennik nie wymaga wzmocnień.	ϕ=0,473 gs=0,005m zr=0,1032 d1=0,0574m
n=13 dz=0,016m dw=0,012m Dw=0,0995m g=0,005m E=2⋅10^6kg/cm^2 β=0,000012 ^1/deg tpm=78 ^oC tkm=40 ^oC tpw=10 ^oC tkw=37 ^oC F1=11,433m^2 tp=23,5 ^oC tr=59^oC F2=15,62m^2	21. Kompensacja cieplna wymiennika. Przekrój sumaryczny rurek F1 =13*(0,016^2-0,012^2),3,14/4 = 11,433 cm^2 Przekrój płaszcza F2=0,0995*3,14*0,005=15,62 cm^2 E- moduł Younga przyjętego materiału E=2⋅10^6kg/cm^2 β - współczynnik wydłużenia termicznego β=0,000012 ^1/deg Temperatura średnia płaszcza tp = (10+37) /2=23,5 Temperatura średnia rurek tr= (78+40) /2 = 59 Naprężenia w rurkach σ1 = 24*15,62*(59-23,5) /(15,62+11,433) σ1 = 491,93 kG/cm^2 Naprężenia w płaszczu σ2 = 24*11,433*(59-23,5) /(15,62+11,433) σ2 = 360,06 kG/cm^2 Naprężenie dopuszczalne dla zastosowanego materiału wynosi σdop=1000 ^kG/cm^2, kompensacja cieplna wymiennika nie jest konieczna.	F1=11,433cm^2 F2=15,62m^2 tp=23,5^oC tr=59^oC σ1=491,93 kG/cm^2 σ2=360,06 kG/cm^2

11

11