Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Рекомендации по выполнению конструктивного теплового расчета кожухотрубчатого теплообменного аппарата
1. Выписать исходные данные из таблицы в соответствии с номером заданного варианта. Если в качестве греющего теплоносителя задана вода, принять температуру ее на входе в теплообменник на 10 К ниже температуры насыщения при заданном давлении. 2. Определить тепловую мощность аппарата и расход греющего теплоносителя, если он не задан. Тепловые потери в окружающую среду принять равными 2 %. Определить температуру греющего теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата. Для пароводяных теплообменников переохлаждение конденсата не учитывать. Для водо-водяных теплообменников тепловая мощность и конечная температура греющего теплоносителя определяются по уравнению теплового баланса: (3.1) где Q – тепловая мощность теплообменника, Вт; и – начальная и конечная температуры греющего теплоносителя, °С; и – теплоемкость греющего и нагреваемого теплоносителей, Дж/(кг ×К); =0,98 – КПД теплообменника. Теплоемкость нагреваемого теплоносителя определяется по его средней температуре, греющего – по начальной. Для пароводяных аппаратов тепловая мощность и расход греющего теплоносителя определяют из уравнения: (3.2) где и – энтальпии пара и воды в состоянии насыщения при заданном давлении греющего теплоносителя, Дж/(кг ×К). 3. Определить геометрические характеристики поперечного сечения теплообменного аппарата. Расчет следует начинать с теплоносителя, движущегося внутри труб. Предварительно принимается скорость воды в трубах w = 1,5 м/с и по (3.4) определяется сечение для прохода воды. По найденной площади и площади живого сечения одной трубы, рассчитанной по (3.5), рассчитывается число труб на один ход по (3.3). Наружный диаметр труб в соответствии с рекомендациями Приложения 1 принимается равным 20 мм или 25 мм, толщина стенки – 1 мм. Выбрав по Приложению 1 в зависимости от типа теплообменника и диаметра труб ближайшее число труб одного хода n, а также число ходов m и внутренний диаметр кожуха Dвн, следует уточнить площадь сечения для прохода воды, движущейся внутритруб и рассчитать действительную скорость ее движения. Затем рассчитывается площадь сечения межтрубного пространства и скорость движения греющей воды. Действительная скорость воды в трубах должна находиться в пределах 1,2…2,0 м/с. (3.3) где f – площадь сечения для прохода теплоносителя, движущегося внутри труб, м2; fтр – площадь внутреннего сечения одной трубы, м2. (3.4) где G – расход нагреваемого теплоносителя, движущегося внутри труб, кг/с,; r – средняя плотность теплоносителя, движущегося внутри труб, кг/м3; w – скорость теплоносителя, движущегося внутри труб, м/с. (3.5) где dвн – внутренний диаметр трубы, м. Затем выбираем количество труб на один ход, внутренний диаметр кожуха. Используя формулы (3.3…3.5) определяем действительную скорость движения нагреваемого теплоносителя. Для теплообменников типа “труба в трубе” диаметр внутренней трубы определяем по формуле (3.6) Выбрав ближайшее стандартное значение диаметра трубы, определяем действительную скорость движения теплоносителя. (3.7)
Скорость, теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве, определяется только для водо-водяных аппаратов. Для кожухотрубчатых теплообменников по формуле где f2 – площадь межтрубного пространства в поперечном сечении теплообменного аппарата, м2. где Dвн – внутренний диаметр кожуха теплообменника, м; n –количество труб на один ход, м; dнар – наружный диаметр труб, м; m – число ходов. Для теплообменников “труба в трубе” предварительно определяют внутренний диаметр внешней трубы Dвн (3,8) и (3,9), задавшись скоростью движения теплоносителя (1,5 м/с). (3.8) (3.8) где dнар – наружный диаметр внутренней трубы, м. Выбираем ближайшее стандартное значение диаметра трубы и определяем действительные значения площади проходного сечения скорость движения теплоносителя. 4. Определить средний температурный напор. Среднелогарифмический температурный напор определяем по формуле (2.10). 5. Рассчитать коэффициенты теплоотдачи теплоносителей. Для водо-водяных теплообменников коэффициенты теплообмена с обеих сторон труб определяются по уравнениям подобия для вынужденной конвекции при течении в каналах. По средним температурам теплоносителей следует определить теплофизические параметры теплоносителей (lж; uж; Prж) и рассчитать число Рейнольдса где l – характерный размер, м. Для теплоносителя, движущегося внутри труб, характерным размером является внутренний диаметр труб, для теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве – эквивалентный диаметр , где f1 – площадь межтрубного пространства в поперечном сечении теплообменного аппарата, м2; – смоченный периметр межтрубного пространства в поперечном сечении, м. При > 104 режим движения в каналах турбулентный. Для расчета числа Нуссельта следует использовать уравнение . Число Prст определяют, задавшись в первом приближении температурой стенки: . Рассчитать коэффициент теплоотдачи с обеих сторон стенки труб . (3.9) Для пароводяных теплообменников коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенок труб к нагреваемому теплоносителю определяется по методике приведенной выше, а коэффициент теплообмена от греющего теплоносителя к наружной поверхности стенок труб – по формулам для теплообмена при пленочной конденсации неподвижного пара [5]. При вертикальном расположении пароводяного теплообменника первоначально определяют режим по величине параметра Z. (3.10) при Z £ 2300 режим ламинарный. (3.11) при Z > 2300 – турбулентный. . (3.12) При горизонтальном расположении определяют коэффициент теплообмена на пучке горизонтальных труб где . (3.13) В уравнениях (3.11-3.13) приняты следующие обозначения: g – ускорение свободного падения, м/с2; r – теплота парообразования , Дж/кг; Dt – разность температуры насыщения и стенки; Н – расстояние между перегородками (Н = 1 м), м; dн – наружный диаметр горизонтальных труб, м; – среднее число труб в вертикальном ряду трубного пучка N – число горизонтальных рядов труб в пучке, определяемое по Приложению 1. В зависимостях (3.10)…(3.13) используются только теплофизические параметры конденсата, но не пара. Физические параметры конденсата, отмеченные индексом “ж”, принимаются по температуре насыщения, индексом “ст” – по температуре стенки. 6. Рассчитать коэффициент теплопередачи по формуле для плоской стенки (толщина стенки много меньше радиуса трубы), загрязнениями стенок пренебречь.
где d – толщина стенки внутренней трубы, м; l – теплопроводность материала трубы, Вт/(м×К). 7. Рассчитать плотность теплового потока Уточнить принятые ранее в первом приближении температуры стенки, используя одно из уравнений: (3.14) или (3.15) Если выполняется условие К, дальнейшее уточнение можно не выполнять. В противном случае следует повторить расчеты по п.п. 5 и 6, приняв температуру стенки равной . 8. Рассчитать площадь поверхности теплообмена и длину труб. . Длина труб определяется по формуле . (3.16) По Приложению 2 для водо-водяных и Приложению 3 для паро-водяных теплообменников определяем ближайшее значение длины труб. 9. Диаметры патрубков для подвода и отвода теплоносителей рассчитать, принимая скорость воды в пределах 1,2…2 м/с, скорость пара 30…50 м/с по формулам: . Окончательно все размеры теплообменника принять по Приложению 2 или 3 в соответствии с заданным типом теплообменного аппарата.
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 332; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |