Elementul de Calcul și Proiectare a Schimbătorului de Căldură pentru Încălzirea Soluției de Conservare

1. Calculul suprafeţei de schimb termic

Schimbătorul de căldură este folosit pentru transferul de căldură la fluxuri termice mici.

Soluţia folosită pentru conserve este o soluţie de sare în concentraţie de 2%.

Din ecuaţia bilanţului termic al schimbătorului de căldură rezultă fluxul termic Q care are următoarea formulă:

în care:

M - reprezintă masa soluţiei care se încălzeşte [kg/s];

c - căldura specifică a soluţiei [j/kgK];

t - temperatura finală a soluţiei [grd];

t - temperatura iniţială a soluţiei [grd];

Căldura specifică a soluţiei se calculează cu relaţia:

c = [j/kgK]

în care:

c - căldura specifică a apei [j/kgK];

S - substanţa uscată;

c =4190 [j/kgK];

S =2%

înlocuind rezultă:

c = [j/kgK];

La dozare se utilizează 60% mazăre şi 40% soluţie.Deci corespunzător cantităţii de mazăre dozată se va utiliza 684 kg/h de soluţie.

M =684 kg/h

t =95ºC

t =20ºC

Înlocuind în relaţia fluxului termic, rezultă:

10 j/h)=59699, 66 W

Atunci când coeficientul total de transfer de căldură k variază în lungul schimbătorului de căldură, fluxul termic are următoarea relaţie:

[w]

Q- flux termic [w];

A- reprezintă suprafaţa de transfer termic [m ];

k- coeficient total de transfer termic [W/m K ];

- diferenţa medie logaritmică de temperatură [grd]

Diferenţa medie logaritmică se calculează cu relaţia:

=

În care:

şi reprezintă diferenţa maximă şi minimă de temperatură între abur şi soluţie la intrarea sau ieşirea din aparat la curgere în contracurent.

=t - t

=t - t

în care:

t - temperatura finală a aburului [grad]

t - temperatura iniţială a aburului [grad]

t =90ºC

t =120ºC

=90- 20=70ºC

=120- 95=25ºC

Înlocuind în relaţie avem:

= ºC

Coeficientul total de transfer de căldură se calculează cu relaţia:

k= [W/m K];

în care:

- coeficient parţial de transfer de căldură [W/m grad];

- grosimea peretelui [m];

- conductivitatea termică a materialului peretelui [W/grad]