Расчет водо — водяного кожухо — трубчатого теплообменника
Скорость течения воды в наиболее узком месте межтрубного пространства, определяемого площадью Sм тр = 0,041 м², находим по формуле: В трубном пространстве встречаются следующие местные сопротивления (значения коэффициентов сопротивления берем из таблицы 2,9): Определяем скорость течения греющей воды в штуцерах. Диаметр штуцеров к распределительной камере dшт тр = 200 мм, поэтому. Таким образом… Читать ещё >
Расчет водо — водяного кожухо — трубчатого теплообменника (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Содержание
- 1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА
- 1. 1. Составление теплового баланса аппарата
- Тепловой баланс рекуперативного жидкостно-жидкостного теплообменника при условии отсутствия изменения агрегатного состояния теплоносителей определяется уравнением
- Q = G1cp1(t?1 — t?1) ?пот = G2cp2(t?2 — t?2)(1.1)
- здесь G1 и G2 — массовые расходы теплоносителей
- cp1 и cp2 — удельные теплоемкости теплоносителей
- ?пот — коэффициент потерь, по статистике? пот =0,96…0,98, принимаю для расчетов среднее значение? пот =0,
- индекс 1 относится к «горячему» теплоносителю (греющая вода)
- индекс 2 относится к «холодному» теплоносителю (нагреваемая вода)
По условию задания известны массовый расход G2 и температуры теплоносителей, следовательно, используя (1.1), можем найти массовый расход теплоносителя G1 и тепловую нагрузку Q. Для этого предварительно рассчитаем необходимые показатели теплофизических свойств теплоносителей — их удельные теплоемкости cp, плотности ?, числа Прандтля Pr, коэффициенты теплопроводности ?, коэффициенты кинематической вязкости? и динамической вязкости ?, которые также потребуются при расчетах. Необходимые данные берем из таблицы П19
Приложения.
Поскольку все показатели теплофизических свойств теплоносителей за-висят от их температуры, а температура теплоносителей при работе теплооб-менника не остается постоянной, расчет этих показателей будем вести для средних значений температур :
t1ср = (t?1 + t?1)/2 = (1500 + 1000)/2= 1250С- средняя температура греющей воды;
t2ср = (t?2 + t?2)/2 = (900 + 600)/2= 750С- средняя температура нагреваемой воды.
Кроме того, определим среднюю температуру стенки латунной трубки как среднее арифметическое от средних температур нагреваемой (снаружи трубки) и греющей воды (внутри трубки) :
tст ср = (t1ср + t2ср)/2 = (1250 + 750)/2=100
Здесь число Нуссельта находим по формуле :
где Pr´2 = 1,75
αмт = = = 7368
2.5 Определение коэффициента теплопередачи в теплообменном аппарате.
Коэффициент теплопередачи в теплообменном аппарате находится по формуле :
где — сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений воды в трубах и межтрубном пространстве. Будем считать, что греющая вода в трубах имеет качество не ниже хорошего (поскольку идет при высокой температуре и по латунным трубам), поэтому примем по таблице 2.2 5800
Вт / (м2*0К). Качество нагреваемой воды в межтрубном пространстве будем считать не ниже среднего, поэтому в соответствии с табл. 2.2 примем 2900
Вт / (м2*0К). Тогда :
= = 0,53 м2*0К / Вт.
= = = 1108,6 Вт / (м2*0К).
2.6 Определение уточненной площади теплообменника.
С учетом полученных данных, определяющих течение воды и передачу тепла в теплообменном аппарате, требуемая поверхность теплообмена составит
Fрасч = = 88,2 м².
Таким образом, запас по поверхности теплообмена у выбранного теплообменника составляет :
= = 5,1%.
Вывод: выбранный теплообменный аппарат обеспечивает заданные условия работы по нагреву воды с запасом по теплообменной поверхности 5,1%.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА.
Гидравлическое сопротивление в теплообменных аппаратах определяется скоростями течения теплоносителей, определенными ранее, и особенностями конструкции теплообменников. Полный напор, необходимый для движения теплоносителей через теплообменник на рассчитанных режимах, определяется суммой сопротивления трения на всех участках поверхности теплообмена, суммой потерь напора в местных сопротивлениях, суммой потерь напора, обусловленных ускорением потока, суммарными затратами напора на преодоление самотяги. Полные потери давления рассчитываются отдельно для каждого теплоносителя — Δp1 и Δp2.
Расчет потерь давления в трубах.
Вначале определяем скорость течения воды в трубах :
= 0,54 м/с.
При Re > 2300 коэффициент трения рассчитываем по формуле :
Здесь e = Δ / d — относительная шероховатость труб, где Δ - высоты выступов шероховатостей. Из таблицы 2.11 определяем для латунных труб Δ = 0,0015…0,01 мм, выбираем для расчета максимальное значение Δ = 0,01 мм. Следовательно, .
Определяем скорость течения греющей воды в штуцерах. Диаметр штуцеров к распределительной камере dшт тр = 200 мм, поэтому
= 0,722 м/с.
В трубном пространстве встречаются следующие местные сопротивления (значения коэффициентов сопротивления берем из таблицы 2,9) :
— сопротивление на входе в камеру и выходе из нее, ξвх = 3.0;
— потери давления при повороте труб на 1800 (z — 1 = 1 раз), ξпов = 2,5;
— сопротивление на входе в трубы и выходе из них (по z = 2 раза), ξтр = 1,0.
Таким образом, гидравлические потери в трубном пространстве составляют: Δp1 = {пов∙(z-1)+ ξтр ∙z}ξвх = {∙(2−1)+ 2 ∙2}3 = 136,90 · (4 + 4 + 2,5) + 734,2 = 2172
Па.
Расчет потерь давления в межтрубном пространстве.
Число рядов труб, омываемых нагреваемой водой в межтрубном пространстве, находим по формуле: = 11.1 Это значение округляем в большую сторону, т. е. m ≈ 12. Число сегментных перегородок в теплообменнике x = 4 (определяем по таблице П7). Диаметр штуцеров к кожуху
dшт м тр = 200 мм, поэтому скорость течения воды в штуцере
= 1,14 м/с.
Скорость течения воды в наиболее узком месте межтрубного пространства, определяемого площадью Sм тр = 0,041 м², находим по формуле :
= 0,876 м/с.
В межтрубном пространстве встречаются следующие местные сопротивления (значения коэффициентов сопротивления берем из таблицы 2,9) :
— сопротивление на входе и выходе воды через штуцера, ξвх = 3.0;
— потери давления при повороте сегментные перегородки (х = 4 раза), ξпер = 1,5;
— сопротивление трубного пучка (m + 1 = 13 раз) при его поперечном обтекании, ξтр = 3,0.
Таким образом, гидравлические потери в межтрубном пространстве составляют: Δp2 = пер∙хξтр
= = 44 923
Тогда Δp2 = ∙43 = 10 148 + 1901 = 12 049
Па.