Контрольная работа: Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата
Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата
Иваново 2010
1. Расчётная часть
Определим внутренний диаметр корпуса теплообменника.
Исходя из
того, что нам задано общее число трубок в теплообменном аппарате n=130, выбираем из таблицы
1 [1] при расположении трубок по концентрическим окружностям число трубок –
130. Тогда число труб по диагонали = 13.
Наружный диаметр трубок задан и равняется dнар=22 мм.
Шаг труб
выбираем из соотношения S=(1,31,5) dнар=28.6
33, принимаем S=30 мм.
k6 мм – кольцевой
зазор между трубами и корпусом, принимаем k=10 мм.
мм.
Задаём температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменника.
Температура насыщенного сухого водяного пара при Рн=0.6 бар:
0С.
.
Примем =32.44 0С.
Определяем расход холодного теплоносителя G2 из уравнения неразрывности.
;
м2;
Средняя температура холодного теплоносителя:
0С;
Из таблицы 8 [2] выписываем параметры холодного теплоносителя:
кг/м3;
Дж/кгК;
кг/с.
Из уравнения теплового баланса находим тепловую мощность аппарата Q.
Вт.
Строим график
изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева t=f(F) и
рассчитываем среднюю температуру теплоносителей .
График изменения температуры теплоносителя вдоль поверхности нагрева
;
;
, значит
определяется
как среднее арифметическое:
;
0С.
Определение коэффициента теплопередачи k.
;
Теплофизические
свойства материала трубок таблица 6 [3] (Сталь 2Х13): ;
Толщина стенки δ=0,5 (dнар-dвн)=0,5 (22–16)=3 мм
Определение и
.
Задаёмся
,
– коэффициент
теплоотдачи при конденсации водяного пара на одиночной горизонтальной трубе.
,
где из таблиц 8 и 9 [2]
при Топр = Тнас = 85,95 0C.
– коэффициент
теплопередачи при вынужденном движении текучей среды в прямых гладких трубах.
Определяем критерий Рейнольдса.
0С;
м2/с;
Вт/мК.
>104 режим турбулентный.
Значит, средняя теплоотдача рассчитывается по формуле Михеева:
,
-поправка, учитывающая
изменение физических свойств среды от температуры.
Из таблицы 8 [2]:
По t0 = 23,22 0С находим Prf = 6,5048
По tw2 = 53,59 0С находим Prw =3,321
– поправка на изменение
коэффициента теплоотдачи на начальном участке гидродинамической стабилизации.
, значит
=1.
Тогда, .
.
Определяем k:
Т.к. при расчетах температуры стенок были заданы приближенно, то их необходимо уточнить. Для этого определим удельный тепловой поток исходя из температур теплоносителей:
.
Температуры стенок могут быть найдены из выражений:
,
0С,
0С.
Пересчитаем α1 и α2:
При =45,11 0С найдём
значения Prw:
Prw=3,917,
.
.
.
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
,
0С,
0С.
Пересчитаем α1 и α2:
При =46,53 0С найдём
значения Prw:
Prw=3,807,
.
.
.
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
,
0С,
0С.
Т.к. расхождение с предыдущими температурами менее 1%, то полученную в последнем приближении величину k=2934,02 Вт/м2К будем считать окончательной.
2. Площадь поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи
,
теплообменник корпус уравнение нагрев
м2,
Сравниваем и
.
– действительная площадь
поверхности теплообмена.
Т.к.
коэффициенты теплопередачи имеют разные порядки, то в качестве берём диаметр, равный
м, т. к.
<
.
м2.
Т.к. >5% то перезадаём
значение t2, и производим расчёт заново с пункта 1.
Задаём
температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменника. Используя
формулу эффективности для конденсации, найдем .
0С.
Определяем расход холодного теплоносителя G2 из уравнения неразрывности.
;
м2;
Средняя температура холодного теплоносителя:
0С;
Из таблицы 8 [4] выписываем параметры холодного теплоносителя:
кг/м3;
Дж/кгК;
кг/с.
Из уравнения теплового баланса находим тепловую мощность аппарата Q.
Вт.
Строим график
изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева t=f(F) и
рассчитываем среднюю температуру теплоносителей .
График изменения температуры теплоносителя вдоль поверхности нагрева
;
;
, значит
определяется
как среднее арифметическое:
;
0С.
Определение коэффициента теплопередачи k.
;
Теплофизические
свойства материала трубок таблица 6 (Сталь 2х13): ;
Толщина стенки δ=0,5 (dнар-dвн)=0,5 (22–16)=3 мм
Определение и
.
Задаёмся ,
– коэффициент
теплоотдачи при конденсации водяного пара на одиночной горизонтальной трубе.
,
где из таблиц
8 и 9 [2]
при Топр = Тнас = 85,95 0C.
– коэффициент
теплопередачи при вынужденном движении текучей среды в прямых гладких трубах.
Определяем критерий Рейнольдса.
0С;
м2/с;
Вт/мК.
>104 режим турбулентный.
Значит, средняя теплоотдача рассчитывается по формуле Михеева:
,
-поправка, учитывающая
изменение физических свойств среды от температуры.
Из таблицы 8 [2]:
По t0 = 22,670С находим Prf = 6,5928
По tw2 = 53,310С находим Prw =3,381
– поправка на изменение
коэффициента теплоотдачи на начальном участке гидродинамической стабилизации.
, значит
=1.
Тогда, .
.
Определяем k:
Т.к. при расчетах температуры стенок были заданы приближенно, то их необходимо уточнить. Для этого определим удельный тепловой поток исходя из температур теплоносителей:
.
Температуры стенок могут быть найдены из выражений:
,
0С,
0С.
Пересчитаем α1 и α2:
При =44,79 0С найдём
значения Prw:
Prw=3,941,
.
.
.
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
,
0С,
0С.
Пересчитаем α1 и α2:
При =46,22 0С найдём
значения Prw:
Prw=3,831,
.
.
.
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
,
0С,
0С.
Т.к. расхождение с предыдущими температурами менее 1%, то полученную в последнем приближении величину k=2928,45 Вт/м2К будем считать окончательной.
Находим площадь поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи.
,
м2,
Сравниваем и
.
– действительная площадь
поверхности теплообмена.
Т.к.
коэффициенты теплопередачи имеют разные порядки, то в качестве берём диаметр, равный
м, т.к.
<
.
м2.
<5%
Из уравнения теплового баланса находим расход горячего теплоносителя G1.
;
кг/с.
Заключение
В результате расчета получили:
Температуры
холодного теплоносителя на выходе –
Расходы горячего и холодного теплоносителей:
G1 = 1,48 кг/с
G2 = 46,86 кг/с
Внутренний диаметр корпуса D = 0,402 м.
Тепловая мощность
аппарата Q
= Вт
Список литературы
1. Шипилов В.М., Бухмиров В.В., Чухин И.М. Пример расчета теплообменника: Методические указания к курсовой работе. – Иваново, 1988.
2. Бухмиров В.В. Расчет коэффициента конвективной теплоотдачи: Методические указания к выполнению практических и лабораторных занятий. – Иваново, 2007.
3. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. – М.: Энергия, 1980.
Автоматизация теплового пункта гражданского здания | |
... крупнейшим потребителем топливно-энергетических ресурсов в стране. От нормального функционирования этих систем зависят условия теплового комфорта в ... Тепловой пункт (ТП) - это комплекс устройств, расположенный в обособленном помещении, состоящий из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к ... К опасному фактору в помещении теплового пункта относится очень высокая температура поверхности трубопроводов и составных частей блочного теплового пункта (теплообменник, трубы ... |
Раздел: Рефераты по физике Тип: дипломная работа |
Теплоснабжение и вентиляция | |
Министерство Образования Российской Федерации Ухтинский Государственный Технический Университет Кафедра ТГВ Курсовой проект "Теплогазоснабжение и ... Приведенное сопротивление теплопередаче R0, м2=°С/Вт ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений Rred, м2=°С/Вт, определяемых по [2, табл.4] в ... qв, qг - теплоотдача 1 м открыто проложенных вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м,- для стальных труб при tг =95 оС, tо =70 оС для принимаемых диаметров труб dв/dн; |
Раздел: Рефераты по строительству Тип: курсовая работа |
Расчёт многокорпусной выпарной установки | |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Омский Государственный Технический Университет Кафедра "Химическая технология органических веществ ... где ѭ1, ѭ2 - коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от кипящего раствора к стенке соответственно, Вт/(м2=К); ѭ - толщина стенки, м; ѭ - коэффициент ... где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м2; Ѭtст - перепад температур на стенке, град; Ѭt2 - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора ... |
Раздел: Рефераты по химии Тип: курсовая работа |
Разработка и строительство котельной | |
... Определение количества потребителей теплоты. График годового расхода теплоты Система и принципиальная схема теплоснабжения Расчет тепловой схемы ... Хвостовые поверхности состоят из одноходового по воздуху воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 228 м2, обеспечивающего нагрев воздуха до 180 0С и установленного следом за ним ... Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок |
Раздел: Рефераты по строительству Тип: дипломная работа |
Расчет холодильника при овощехранилище вместимостью 2000 т | |
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент кадровой политики и образования ФГОУ СПО "Мелеузовский механико-технологический ... k - коэффициент теплопередачи ограждения Вт/(м2* К) (принимают по табл.8 и 9 (1)) а) наружная стена северная (k=0,42 Вт/(м2* К), Fстены=6*24=144,м2 ; tн=270С; tв=+3 , 0С). |
Раздел: Промышленность, производство Тип: дипломная работа |