Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Схемы теплогидравлических расчетов ТА
4.1. Схема проектного расчета ТА с использованием среднелогарифмического температурного набора Исходные данные: Греющий теплоноситель: G1, t1', P1', ΔP1 (не более) Нагреваемый теплоноситель: G2, t2', P2", ΔP2 (не более) Примем, что греющий теплоноситель движется в трубах.
Последовательность расчета. 1. На основе опыта проектирования ТА выбирают - схему движения теплоносителей (прямоток, противоток, реверсивный ток и т.п.); - диаметры труб dв, dн, материал труб(λw) - компоновку труб в пучке (расположение труб по вершинам треугольников или по концентрическим окружностям); - шаг между трубами S. 2. Средняя (определяющая) температура теплоносителя с заданными концевыми температурами . 3. По t2ср находят теплофизические свойства теплоносителя μ2, λ2 , Cp2 определяет последующие параметры. 4. Тепловой поток в ТА где 5.Выходная температура греющего теплоносителя , где . В первом приближении Cp1 определяют по t2'. 6. Средняя (определяющая) температура греющего теплоносителя . 7. По t1ср находят теплофизические свойства греющего теплоносителя μ1, λ1 , Cp2. Расчет с п. 5 повторяется с уточненным значением Cp2. 8. Плотность греющего теплоносителя , где среднее давление В первом приближении P1=P2'. После выполнения гидравлического расчета значение ρ1 уточняется. 9. Для теплоносителя, движущегося внутри труб, задают скорость W1 10. Из уравнения неразрывности потока находят потребное число , где z - число ходов в трубах. 11. С помощью соответствующих формул или таблиц (см. табл. 2.1) находят фактическое число труб, размещаемых в трубном пучке принятой конфигурации nф. 12. По фактическому числу труб nф проверяют скорость при движении теплоносителя в трубах . Если скорость W1, неприемлема, расчет с п.9 повторяется с уточненной скоростью W2. 13. Числа Рейнольдса и Прандтля для греющего теплоносителя . 14. Определяют число Нуссельта греющего теплоносителя для соответствующего режима течения Nu2. Первоначально поправка на неизотермичность εT принимается равной 1 (т.е. принимается t1ср=twв). После расчета α1 и α2 определения k и определяют twв и проверяют значение εT. При необходимости расчет числа Nu1 уточняют. 15.Коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя . 16. По фактическому числу труб nф определяют геометрические характеристики трубного пучка: Sмтр, dэ, Dк. 17. Плотность массового потока нагреваемого теплоносителя . 18. Плотность нагреваемого теплоносителя , где среднее давление В первом приближении . После выполнения гидравлического расчета значение уточняется. 19. Среднерасходная скорость теплоносителя в межтрубном пространстве , значение скорости сопоставляется с рекомендуемыми значениями скоростей в каналах ТА (см. табл. 2.2). Если скорость окажется неприемлемой, то изменяя в допустимых пределах диаметры труб, скорость среды в них (W1), а также конструкционные характеристики компоновки труб (шаг между трубами), можно получить нужное значение скорости W2. В этом случае расчет повторяется с п.2. 20. Числа Рейнольдса и Прандтля для нагреваемого теплоносителя. ; . 21.Определяют число Нуссельта нагреваемого теплоносителя для Поправку на неизотермичность εT в первом приближении принимают равной 1 (т.е. принимают t1ср=twн).После определения температуры стенки twн расчет числа Nu2 уточняют. 22. Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому теплоносителю . 23. Коэффициент теплопередачи, отнесенный, например, к внутренней поверхности труб кв. 24. По соответствующим формулам или с помощью графиков определяют средний температурный напор . 25. Потребная площадь теплопередающей поверхности с внутренней стороны труб . 26. Рабочая длина труб в одном ходе (расстояние между трубными решетками) . 27. Вследствие ограниченной точности расчетных соотношений, используемых в тепловом расчете, и ряда неучитываемых факторов на практике увеличивают размеры теплопередающей поверхности (длину труб) на 5…15%, т.е. берут коэффициент запаса кз=1,05…1,15. С учетом коэффициента запаса принимают . 28. Фактическая площадь теплопередающей поверхности с внутренней стороны труб . 29. Фактический тепловой поток, передаваемый в ТА, . 30. Объем матрицы ТА . 31. Геометрический (кг) и тепловой (кт) коэффициенты компактности ТА . Расчет ТА по п.п. 2...31 уже может дать представление о правильности выбранных величин. Если полученное число труб и их длина не соответствуют возможностям создания совершенного с точки зрения надежности и технологичности ТА, то дальнейшие расчеты по принятому варианту проводить не следует. Приемлемые значения lф и dв достигаются соответствующим изменением выбранных скоростей или диаметра труб или обеих этих величин вместе с уточнением ранее проведенных расчетов. 32. Температуры на внутренней и наружной поверхностях труб (со стороны греющего и нагреваемого теплоносителя) ; . 33. По выбранным скоростям теплоносителей, которые могут быть близки к скоростям W1 и W2 в аппарате с помощью уравнения неразрывности определяют проходные сечения патрубков и их диаметры . Гидравлический расчет трактов греющего и нагреваемого теплоносителей 34. Коэффициент сопротивления трения в тракте греющего теплоносителя ξт определяется в соответствии с режимом течения по числу Re1 взятому из теплового расчета. Поправка на не изотермичность (εт) определяется по температурам T1ср и Twв вычисленным в тепловом расчете. 35. Потери давления на сопротивление трения , где z - число ходов в трубах 36. Потери давления на местных сопротивлениях складываются из потерь во входных и выходных патрубках и потерь в переходных камерах и определяются по соотношениям ; . 37. Потери давления на сопротивление ускорения , где ; ; . Аналогично определяют потери давления в тракте нагреваемого теплоносителя. Если перепад давления для проектируемого ТА задан и ограничен по величине, и если гидравлическое сопротивление по трактам греющего и нагреваемого теплоносителей превышают заданные, необходима корректировка геометрических и режимных характеристик ТА, а следовательно, и теплового и гидравлического расчетов, поскольку изменение размеров и скоростей повлечет изменение коэффициента теплопередачи и необходимой поверхности теплообмена. 38. Мощность на прокачку теплоносителей по каждому тракту , где η - КПД компрессора или вентилятора. 39. Производят выбор конструкционных материалов для всех деталей ТА и расчет их на прочность.
4.2. Схема проектного расчета ТА с использованием метода η-S 1. После определения Cp1 и Cp2 (см. п.п. 1…7 описанной выше схемы расчета) находят соотношение полных теплоемкостей массовых расходов . 2. Температура греющего теплоносителя на выходе ТА . 3. Тепловая эффективность ТА . 4. С помощью графиков определяют число единиц переноса S. 5. Рассчитывают коэффициент теплопередачи кв по п.п. 1…23 ранее описанной схемы расчета. 6. Потребная площадь теплопередающей поверхности с учетом коэффициента запаса кз . 7. Далее с п.29 ранее описанной схемы расчета. Преимущество такой схемы расчета заключается в том, что при этом отпадает необходимость в определении среднего температурного напора . 4.3. Схема поверочного расчета ТА с использованием среднелогарифмического температурного напора. Заданными являются фактическая площадь теплопередающей поверхности и любая пара температур из набора t1' и t2', t1" и t2". Расчет выполняется в такой последовательности. 1) Задают значение еще одной концевой температуры; например, если заданы t1" и t2', то задают значение t1' по условиям эксплуатации или технологии. 2) Определяют значение неизвестной концевой температуры (в нашем случае ) из уравнения теплового баланса
3) Рассчитывают средний температурный напор . 4) Находят коэффициенты теплоотдачи: α1 от греющего теплоносителя к стенке трубы и α2 от стенки трубы к нагреваемому теплоносителю. 5) Находят коэффициент теплопередачи кв , отнесенный к площади Fвф. 6) По уравнению теплопередачи ( ) определяют требуемую для обеспечения температур t1'и t1", t2' и t2" площадь поверхности теплообмена . 7) Определяют коэффициент запаса . Если , то расчет заканчивают, если , то назначают новые, скорректированные по результатам выполненного расчета, значения концевых температур и расчет повторяется вновь до получения требуемой величины коэффициента запаса . Гидравлический расчет проводится в той же последовательности, что и в схеме расчета 4.1
4.4. Схема поверочного расчета ТА с использованием метода η-S(NTU) 1. Выполняют расчеты по п.п. 1…5 предыдущей схемы расчета. 2. Определяют число единиц переноса теплоты 3. Находят соотношение теплоемкостей массовых расходов 4. Определяют тепловую эффективность ТА . 5. Находят тепловой поток (фактический) 6. Находят коэффициент запаса , где Q - тепловой поток, найденный из уравнения теплового баланса. Если , то расчет можно считать законченным. Если , то назначают новые, скорректированные значения концевых температур и расчет повторяется вновь до получения требуемой величины коэффициента запаса кз. Иногда при поверочном расчете известен коэффициент теплопередачи к. В этом случае поверочный расчет ТА методом η-S имеет преимущества по сравнению с методом среднелогарифмического температурного напора, так как он исключает при расчете последовательные приближения.
Лабораторная работа № 3
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 293; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |