referat-web.com Бесплатно скачать - рефераты, курсовые, контрольные. Большая база работ.
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=(1,3
1,5) dнар=28.633, принимаем S=30 мм.
k
6 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
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.