Курсовой проект - Тепловой конструктивный расчет теплообменных аппаратов.Вариант 8 - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Тепловой конструктивный расчет теплообменных аппаратов.Вариант 8
скачать (942.4 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc523kb.12.11.2009 15:58скачать
n2.dwg

n1.doc

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.


  1. ТЕПЛОВОЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ РЕКУПЕРАТИВНОГО КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА……………………………5




    1. 1.1 Расчет количества передаваемого тепла…………………………………7

    2. 1.2. Определение интенсивности процессов теплообмена………………....9

    3. 1.3. Определение коэффициента теплопередачи…………………………...11

    4. 1.4. Определение расчетной площади поверхности теплообмена………...12

    5. 1.5. Конструктивный расчет теплообменного аппарата…………………...15

    6. 1.6. Определение температуры поверхности стенок трубы……………….16

    7. 1.7. Гидравлический расчет теплообменника………………………………18

    8. 1.8. Определение толщины тепловой изоляции аппарата…………………20



2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА……...22
2.1. Определение расходов и скоростей движения греющего и

нагреваемого теплоносителей………………………………………….24

2.2. Расчет интенсивности теплообмена при движении теплоносителей между носителями……………………………………………………….26

2.3. Определение площади поверхности теплообмена……………………27

2.4. Расчет гидравлических сопротивлений при движении

теплоносителей………………………………………………………….28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРА.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
ВВЕДЕНИЕ.
Теплообменные аппараты очень распространены в промышленности. В широком смысле слова к теплообменным относят все аппараты, в которых осуществляется обмен теплом между греющей и нагреваемой средами. В поверхностных теплообменниках греющая среда отделена от нагреваемой поверхностью и тепло в них передается через стенку. К ним относятся:

- теплообменники, в которых тепло горячих дымовых газов передается через поверхность нагрева воде или пару;

- воздухоподогреватели, в которых тепло от газов передается воздуху;

- водо-водяные и пароводяные подогреватели;

- поверхностные конденсаторы для конденсации пара;

- отопительные радиаторы.

Теплообменным аппаратом называется устройство, предназначенное для передачи теплоты от более нагретого теплоносителя к менее нагретому. Теплообмен применяется для осуществления различных технологических процессов: нагревания, охлаждения, конденсации, испарения и т.д. Теплообменные аппараты классифицируются по различным признакам: назначению, компоновке, роду рабочих сред, способу передачи теплоты и др. Наиболее распространена классификация теплообменников по способу передачи теплоты, согласно которому они подразделяются на следующие типы:

- рекуперативные поверхностные аппараты, в которых оба теплоносителя разделены поверхностью теплообмена различной конфигурации;

- регенеративные, в которых процесс передачи теплоты от горячего теплоносителя к холодному происходит с помощью термоаккумулирующей массы, называемой насадкой;

- смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.

К поверхностным теплообменникам относятся: трубчатые (кожухотрубчатые, типа «труба в трубе», оросительные, погруженные); пластинчатые; спиральные; аппараты с рубашками; с оребренной поверхностью теплообмена.

В зависимости от взаимного направления потока горячей и холодной жидкости различают три основные схемы движения жидкостей:

- прямоток (жидкости движутся параллельно в одном направлении);

- противоток (жидкости движутся в противоположных направлениях);

- перекрестный ток (одна жидкость движется в направлении, перпендикулярном другой).


  1. ТЕПЛОВОЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ РЕКУПЕРАТИВНОГО КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА.


Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей. Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения, а холодильники – для охлаждения (водой или другим нетоксичным, непожаро- и невзрывоопасным хладагентом) жидких и газообразных сред. Кожухотрубчатые теплообменники могут быть следующих типов:

ТН – теплообменники с неподвижными трубными решетками;

ТК – теплообменники с температурными компенсаторами на кожухе и жестко закрепленными трубными решетками;

ТП – теплообменники с плавающей головкой, жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой;

ТУ – теплообменники с U-образными трубками, жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой;

ТС – теплообменники с сальником на плавающей головке, жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой.

Наибольшая допускаемая разность температур кожуха и труб для аппаратов типа Н может составлять 20-60єС, в зависимости от материала кожуха и труб, давления в кожухе и диаметра аппарата.

Теплообменники и холодильники могут устанавливаться горизонтально и вертикально, быть одно-, двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Трубы, кожух и другие элементы конструкции могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, а трубы холодильников- из латуни. Распределительные камеры и крышки выполняют из углеродистой стали.
Данный расчет проводится для определения площади поверхности теплообмена стандартного водо-водяного рекуперативного теплообменника, в котором греющая вода поступает в трубы, нагреваемая вода - в межтрубное пространство.
ЗАДАНИЕ.

Выполнить тепловой конструктивный расчет водо-водяного рекуперативного подогревателя производительностью Q.

Температура греющего теплоносителя на входе в аппарат .

Температура нагреваемого теплоносителя на входе в аппарат .

Изменение температуры нагреваемого теплоносителя в аппарате .

Массовый расход греющего теплоносителя .

Массовый расход нагреваемого теплоносителя .

Поверхность нагрева выполнена из труб диаметром .

Трубы в трубной решетке расположены по вершинам равносторонних треугольников. L – длина труб, предварительно принимается равной 3,0 м. Схема движения теплоносителей – противоток. Качество воды – загрязненная. Материал труб теплообменного аппарата – СтУ. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.


    1. Расчет количества передаваемого тепла.


Уравнение теплового баланса для теплообменного аппарата имеет вид:
(1.1.)

где - количество теплоты в единицу времени, отданное греющим теплоносителем,

- количество теплоты в единицу времени, воспринятое нагреваемым теплоносителем,

- потери теплоты в окружающую среду.
Так как по условию задания , то количество передаваемого тепла в единицу времени через поверхность нагрева аппарата, Вт:
;
(1.2.)
где и - средние удельные массовые теплоемкости греющего и нагреваемого теплоносителей, в интервале температур от до и от до соответственно.
Температура нагреваемого теплоносителя на выходе из теплообменника:
(1.3.)
Средняя температура нагреваемого теплоносителя:
(1.4.)
По температуре определяется методом линейной интерполяции по таблице П.1.1 [1, с.26].


Количество теплоты в единицу времени, воспринятое нагреваемым теплоносителем:
(1.5.)


Методом линейной интерполяции с помощью таблицы П.1.1 [1,с.26] определяется средняя удельная массовая теплоемкость греющего теплоносителя при температуре .

.
Для условия определяется температура греющего теплоносителя на выходе из теплообменника:
(1.6.)
Средняя температура греющего теплоносителя:
(1.7.)
По температуре определяется значение .

Уточняется количество теплоты, отданное греющим теплоносителем в единицу времени:
(1.8.)
Рассчитывается величина относительной погрешности , которая не должна превышать 3%. Если данное условие не выполняется, требуется провести пересчет.
(1.9.)


    1. Определение интенсивности процессов теплообмена.


В основу расчета коэффициентов теплоотдачи между теплоносителями и поверхностью стенки положены критериальные уравнения, полученные в результате обработки многочисленных экспериментальных данных и их обобщения на основе теории подобия.


      1. Расчет интенсивности теплоотдачи со стороны греющего теплоносителя.


По среднеарифметическому значению температуры определяются значения физических свойств греющего теплоносителя (таблица П.1.1 [1,с.26])

- плотность;

- кинематический коэффициент вязкости;

- коэффициент теплопроводности;

- критерий Прандтля.
В первом приближении температура стенки:

(1.10.)

По определяется критерий Прандтля (таблица П.1.1 [1,с.26]):


Среднюю скорость движения теплоносителя в трубах рекомендуется предварительно принимать в пределах ([1],с.6)
Критерий Рейнольдса для потока греющего теплоносителя:

(1.11.)
В результате сравнения вычисленного значения с критическим числом устанавливаем, что режим течения жидкости турбулентный и выбираем критериальное уравнение для расчета числа Нуссельта. Интенсивность теплоотдачи в круглых трубках зависит от режима движения теплоносителя.

При турбулентном режиме течения жидкости () в круглых трубках и каналах число Нуссельта определяется по критериальной зависимости:
(1.12.)
Определяющий размер – внутренний диаметр трубы, определяющая температура – средняя температура теплоносителя.

Коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке трубы:
(1.13.)


      1. Расчет интенсивности теплоотдачи со стороны нагреваемого теплоносителя.


По среднеарифметическому значению температуры определяются значения физических свойств нагреваемого теплоносителя (таблица П.1.1 [1,с.26])

- плотность;

- кинематический коэффициент вязкости;

- коэффициент теплопроводности;

- критерий Прандтля.

Среднюю скорость движения теплоносителя в межтрубном пространстве рекомендуется предварительно принимать в пределах ([1],с.8)
Число Рейнольдса для потока холодного теплоносителя:
(1.14.)
В результате сравнения вычисленного значения с критическим числом выбираем критериальное уравнение, по которому подсчитываем число Нуссельта. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве коэффициент теплоотдачи рассчитывается по уравнению:

при

(1.15)
За определяющий геометрический размер принимают наружный диаметр теплообменных труб.

Коэффициент теплопередачи от стенок трубного пучка к нагреваемому теплоносителю:

(1.16.)


    1. Определение коэффициента теплопередачи.


Если , то коэффициент теплопередачи для плоской поверхности теплообмена с достаточной точностью определяется по формуле:
(1.17.)

где - термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки,

- толщина стенки,

- коэффициент теплопроводности материала трубок.
Термическое сопротивление находим по таблице П.1.2. [1,c.26]:

- для загрязненной воды тепловая проводимость загрязнений стенок:





Толщина стенки трубки вычисляется по формуле:

(1.18.)

Коэффициент теплопроводности углеродистой стали (CтУ) определяется по таблице П.1.3. [1,с.27] при :



Вычисленное значение коэффициента теплопередачи сравнивается с ориентировочными значениями, представленными в таблице П.1.4. [1,с.27] для соответствующих теплоносителей.



    1. Определение расчетной площади поверхностей теплообмена.


В аппаратах с прямо- или противоточным движением теплоносителей средняя разность температур потоков определяется как среднелогарифмическая между большей и меньшей разностями температур теплоносителей на концах аппарата.

Большую и меньшую разность температур определим по графику изменения температур теплоносителей при противотоке (рис.1):

,


РИС.1. Графическая зависимость для определения большей и меньшей разности температур теплоносителей.

Вычислим среднелогарифмическую разность температур:

(1.19.)
При сложном взаимном движении теплоносителей, например, при смешанном и перекрестном токе в многоходовых теплообменниках, средняя разность температур теплоносителей определяется с учетом поправки .

Для нахождения поправочного коэффициента вычисляются вспомогательные коэффициенты Р и R:
(1.20.)

(1.21.)
По полученным значениям коэффициентов Р и R на графике (рис.П.1.3. [1,с.25] определим поправку,
Средняя разность температур:
(1.22.)
Поверхностная плотность теплового потока:
(1.23.)
Из основного уравнения теплопередачи определяется необходимая поверхность теплообмена:
(1.24.)
По рассчитанной площади и заданному диаметру труб выбирается стандартный теплообменный аппарат (таблица П.1.5.[1,с.29]), характеристики которого сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

Параметры кожухотручатого теплообменника сварной конструкции с неподвижными решетками.

( ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15122-79)

Диаметр кожуха,

мм

Диаметр труб,

мм

Число ходов

Общее число труб,

шт.

Поверхность теплообмена при длине труб 3,0 м,

мІ

Площадь сечения потока,

х10І мІ.

Площадь сечения одного хода по трубам, х10І мІ

в вырезе перегородок

между перегородками

1000

25х2

4

666

157

10,6

13,0

5,5


Пересчитываются скорости движения и критерий Рейнольдса для греющего и нагреваемого теплоносителей:
(1.24.)
(1.25.)

где - площадь сечения одного хода по трубам,

- площадь сечения межтрубного пространства между перегородками.
(1.26.)
(1.27.)



    1. Конструктивный расчет теплообменного аппарата.


Определяется число труб в теплообменнике:
шт. (1.28.)

где - площадь поверхности теплообмена стандартного теплообменника,

- длина труб одного хода стандартного теплообменника.

По условию трубы по сечению трубной решетки расположены по вершинам равносторонних треугольников. Количество трубок, расположенных по сторонам большего шестиугольника:
шт. (1.29.)
Количество трубок, расположенных по диагонали шестиугольника:
шт. (1.30.)
Число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, приближенно можно принять равным 0,5b, т.е.:
шт. (1.31.)
Для стандартных труб с наружным диаметром равным 25 мм, размещенных по вершинам равносторонних треугольников, при развальцовке принимают шаг между трубами:
(1.32.)
Рассчитанную величину шага между отверстиями в трубной решетке сравнивают со стандартными значениями, представленными в таблице П.1.6.[1,с.30].
Внутренний диаметр кожуха многоходового теплообменника:

(1.33.)

где - коэффициент заполнения трубной решетки.

Вычисленные значения и сопоставляются со стандартными величинами из таблицы 1.

    1. Определение температуры поверхности стенок трубы.


Термическое сопротивление теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности загрязнений:
(1.34.)
Термическое сопротивление слоя отложений со стороны греющего теплоносителя:

(1.35.)

где - тепловая проводимость слоя отложений со стороны греющего теплоносителя, значение выбирается из таблицы П.1.2.[1,с.26].

Термическое сопротивление стенки трубы:

(1.36.)
Термическое сопротивление слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя:

(1.37.)

где - тепловая проводимость слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя, значение выбирается из таблицы П.1.2.[1,с.26].
Термическое сопротивление теплоотдачи от стенки загрязнений к нагреваемому теплоносителю:

(1.38.)
Аналитически температура стенок трубы определяется по формулам:
(1.39.)
(1.40.)
Для проверки температуру стенки определяют графическим способом. График по определению искомых температур приведен на рис.2.
Рис.2 Графический способ определения температуры поверхности

стенки трубы со стороны греющего и нагреваемого

теплоносителей.


    1. Гидравлический расчет теплообменника.


Целью гидравлического расчета является определение величины потери давления теплоносителей при их движении через теплообменный аппарат.
Полное гидравлическое сопротивление при движении жидкости в трубах теплообменного аппарата определяется выражением:
(1.41.)

где - гидравлическое сопротивление трения,

- потери давления, обусловленные наличием местных сопротивлений; складываются из сопротивлений, возникающих в связи с изменением площади сечения потока, обтекания препятствий.
Гидравлическое сопротивление трения:

(1.43.)
где - коэффициент трения,

- число ходов теплоносителя по трубному пространству, .

Коэффициент трения определяется по формуле:

(1.44.)
где - относительная шероховатость труб,

- высота выступов шероховатостей (принимается равной 0,2).
Потери давления, обусловленные наличием местных сопротивлений:
(1.45.)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений трубного пространства:
(1.46.)
где и - коэффициенты сопротивлений входной и выходной камер (таблица П.1.7.[1,c.31]),
и - коэффициенты сопротивлений входа в трубы и выхода из них (таблица П.1.7.[1,c.31]),

- коэффициент сопротивления поворота между ходами

(таблица П.1.7.[1,c.31]).
Величина потерь давления греющего теплоносителя в теплообменном аппарате:

Величина потерь давления нагреваемого теплоносителя в межтрубном пространстве теплообменника:
(1.47.)
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений межтрубного пространства:
(1.48.)
где и - коэффициенты сопротивления входа и выхода жидкости (таблица П.1.7.[1,c.31]),

- коэффициент, определяющий поворот через сегментную перегородку (таблица П.1.7.[1,c.31]),

- число сегментных перегородок (таблица П.1.9.[1,c.32]),
- коэффициент сопротивления пучка труб (таблица П.1.7.[1,c.31]).


    1. Определение толщины тепловой изоляции аппарата.


Тепловая изоляция представляет собой конструкцию из материалов с малой теплопроводностью, покрывающую наружные поверхности оборудования, трубопроводов для уменьшения тепловых потерь.
Толщину тепловой изоляции находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции и от поверхности изоляции в окружающую среду:
(1.49.)

где - температура изоляции со стороны окружающей среды, которая не должна превышать 45єС, согласно требований техники безопасности ([1,c.16]),

- коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, при расчетах принимать ([1,c.16]),

- температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимают равной средней температуре нагреваемого теплоносителя ([1,c.16]),

- температура окружающей среды; для изолируемых поверхностей, расположенных в помещении принимается равной 20єС ([1,c.16]),

- коэффициент теплопроводности изолятора.
Если в качестве изолятора принять полотно стеклянное теплоизоляционное марки ИПС-Т-100, ТУ 6-11-570-83, то коэффициент теплопроводности изолятора[3]:
(1.50.)
где - средняя температура теплоизоляционного слоя.
На открытом воздухе в летнее время, в помещении, в каналах, тоннелях, технических подпольях, на чердаках и в подвалах зданий:
(1.51.)

где - средняя температура теплоносителя, омывающего стенку.

При расчетах задаем температурный напор.

Толщина тепловой изоляции:
(1.52.)

  1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА.


В пластинчатых теплообменниках поверхность теплообмена образована набором тонких штампованных гофрированных пластин. Эти аппараты могут быть разборными, полуразборными и неразборными (сварными). В пластинках разборных теплообменников имеются угловые отверстия для прохода теплоносителей и пазы, в которых закрепляются уплотнительные и компонующие прокладки из специальных термостойких резин. Пластины сжимаются между неподвижной и подвижной плитами таким образом, что благодаря прокладкам между ними образуются каналы для поочередного прохода горячего и холодного теплоносителей. Плиты снабжены штуцерами для присоединения трубопроводов. Неподвижная плита крепится к полу, пластины и подвижная плита закрепляются в специальной раме.

Группа пластин, образующих систему параллельных каналов, в которых теплоноситель движется только в одном направлении (сверху вниз или наоборот), составляет пакет. Пакет по существу аналогичен одному ходу по трубам в многоходовых кожухотрубчатых теплообменниках. При заданном расходе теплоносителя увеличение числа пакетов приводит к увеличению скорости теплоносителя, что интенсифицирует теплообмен, но увеличивает гидравлическое сопротивление. Дополнительный канал со стороны входа нагреваемой воды предназначен для охлаждения плиты и уменьшения теплопотерь.

В соответствии с каталогом ЦИНТИхимнефтемаш (М.,1990) выпускаются теплообменники пластинчатые следующих типов: полуразборные (РС) с пластинами типа 0,5Пр и разборные (Р) с пластинами типа 0,3р и 0,6р.

Допускаемые температуры теплоносителей определяются термостойкостью резиновых прокладок. Для теплообменников, используемых в системах теплоснабжения, обязательным является применение прокладок из термостойкой резины.

Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата: первые буквы обозначают тип аппарата – теплообменник Р (РС) разборный, следующее обозначение – тип пластины, цифры после тире – толщина пластины, далее – площадь поверхности теплообменного аппарата (мІ), затем – конструктивное исполнение, марка материала пластины и марка материала прокладки. После условного обозначения приводится схема компоновки пластин.

Пример условного обозначения платинчатого разборного теплообменного аппарата: теплообменник Р 0,6р-0,8-16-1К-01 – теплообменник разборный (Р) с пластинками типа 0,6р, толщиной 0,8 мм, площадью поверхности теплообмена 16 мІ, на консольной раме, в коррозионно-стойком исполнении, материал пластин и патрубков – сталь 12Х18Н10Т; материал прокладки – термостойкая резина 359; схема компоновки: , что означает над чертой – число каналов в каждом ходу для греющей воды, под чертой – тоже для нагреваемой воды.

При оптимальной компоновке пластин число пакетов для горячего и холодного теплоносителя может быть неодинаковым. В условном обозначении схемы компоновки число слагаемых в числителе соответствует числу пакетов (последовательных ходов) для горячего теплоносителя, в знаменателе – для холодного; каждое слагаемое означает число параллельных каналов в пакете.

Из рассматриваемых трех теплообменников наиболее целесообразно применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 МПа. Пластины попарно сварены по контуру образуя блок. Между двумя сваренными пластинами имеется закрытый (сварной) канал для теплофикационной воды. Разборные каналы допускают давление в них до 1 МПа.

Теплообменники типа Р 0,3р могут применяться в системах теплоснабжения при отсутствии теплообменников типа РС 0,5Пр и параметрах теплоносителей до 1,0 МПа, до 150єС и перепаде давлений между теплоносителями не более 0,5 МПа.

Применение теплообменников типа Р 0,6р (титан) в системах теплоснабжения ограничено и допустимо только при отсутствии теплообменников РС 0,5Пр и Р 0,3р при параметрах теплоносителей не более 0,6 МПа до 150єС и перепаде давлений теплоносителей не более 0,3 МПа.
ЗАДАНИЕ.

Рассчитать однопакетный пластинчатый теплообменник для системы горячего водоснабжения ЦТП, если известны параметры:

нагрузка на отопление (ГВС) – 1571.101 кВт;

температуры греющей (сетевой) и нагреваемой вода на входе и выходе теплообменника соответственно Принять равное число параллельных каналов в пакете для греющего и нагреваемого теплоносителей.
2.1. Определение расходов и скоростей движения греющего и нагреваемого теплоносителей.
Средняя температура теплоносителей:
(2.1.)
(2.2.)
По среднеарифметическому значению температур определяются значения физических свойств греющего и нагреваемого теплоносителей (таблица П.1.1.[1,c.26]):

, - плотности;

, - кинематические коэффициенты вязкости;

, - коэффициенты теплопроводности;

, - критерии Прандтля.

,-средние удельные массовые теплоемкости
Массовые расходы теплоносителей:
(2.3.)

(2.4.)
По максимальному расходу выбирается тип пластин - 0,5Пр (таблица П.2.1 [1,с.34]).

Параметры пластин (таблица П.2.2 [1,с.35]):
- площадь поперечного сечения канала,

- смачиваемый периметр в поперечном сечении канала,

- приведенная длина канала,

- площадь поверхности теплообмена пластины,

- толщина стенки пластины.
Эквивалентный диаметр сечения канала:
(2.5.)

При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость теплоносителя принимается исходя из получения таких же потерь давления в установке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубчатого водоподогревателя (100-150 кПа), что соответствует скорости воды в каналах ,
Число каналов в пакете:
(2.6.)

Скорость второго теплоносителя:
(2.7.)

    1. Расчет интенсивности теплообмена при движении теплоносителей между пластинами.



Критерий Рейнольдса и Прандтля для каждого теплоносителя:
(2.8.)

(2.9.)
(2.10.)
(2.11.)
Средняя температура стенки определяется по формуле (1.10). По температуре стенки определяется .
Определяются критерий Нуссельта для греющего и нагреваемого теплоносителей:

- при турбулентном режиме ()
(2.12.)
(2.12.)
Коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности стенки и от поверхности стенки к нагреваемому теплоносителю соответственно:
(2.13.)

(2.14.)



    1. Определение площади поверхности теплообмена.



Принимаются значения термических сопротивлений слоев загрязнений с двух сторон стенки , (таблица П.1.2 [1,c.26]).

В качестве материала для пластин и патрубков – сталь 12Х18Н10Т. По средней температуре стенки определяют коэффициент теплопроводности стенки (таблица П.1.3.[1,c.27]).
Суммарное термическое сопротивление:
(2.15.)
Коэффициент теплопередачи:
(2.16.)
Сренелогарифмический температурный напор при противотоке определен по формуле (1.19.) .
Расчетная поверхность теплообмена:
(2.17.)
Фактическая поверхность теплообмена:
(2.18.)
Рассчитывается относительный запас площади поверхности теплообмена ?, значение которого не должно превышать 3%:
(2.19.)


    1. Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей.


Рассчитываем гидравлические сопротивления при движении нагревающего и нагреваемого теплоносителей:
(2.20.)

(2.21.)
где ,

- коэффициенты гидравлического сопротивления (таблица П.2.2.[1,с.35]).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В ходе выполнения курсовой работы изучили конструкцию кожухотрубчатого и пластинчатого теплообменников и специфику их расчета.

В соответствии с заданием выполнен чертеж кожухотрубчатого теплообменного аппарата на формате А1.

В процессе работы закреплены знания по основным разделам ТМО, а также приобретены навыки применения теоретических знаний при решении теплотехнических задач.
В результате изучения и расчета двух разных типов теплообменников сделан вывод что, пластинчатые теплообменники имеют ряд преимуществ перед кожухотрубчатыми:

1. компактность (частая проблема, стоящая перед проектировщиками – это ограниченное пространство, отводящееся механическому оборудованию. Пластинчатые теплообменники в три раза компактнее кожухотрубчатых и более чем в пять раз легче, при одинаковой мощности);

2. простота установки (пластинчатые теплообменники не требуют специального фундамента и экономят много времени и средств. Более того теплообменники данного типа имеют входные и выходные патрубки с одной стороны, что упрощает их монтаж);

3. малые затраты на обслуживание (высокотурбулентный поток обуславливает низкую степень загрязнения. Пластинчатые теплообменники спроектированы таким образом, чтобы максимально продлить срок эксплуатации, при которой не требуется никакого ремонта. Теплообменники достаточно быстро разбираются, каждый лист поверхности нагрева вынимается и может быть очищен индивидуально).
До пластинчатых теплообменников широко применялся кожухотрубчатый метод, считаясь одним из самых надежных и приемлемых подходов к решению задач теплообмена между двумя средами. К недостаткам кожухотрубчатых теплообменников можно отнести относительно невысокий коэффициент теплоотдачи, значительные трудности и ретратты при ремонте и очистке поверхностей от отложений, затрудненность выявления протечек между средами, большая инерционность.

ЛИТЕРАТУРА.


  1. Тепломассообмен: метод. указания к курсовой работе по одноим. курсу для студентов/ авт. сост.: А.В. Овсянник, М.Н. Новиков, А.В. Шаповалов.- Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2007.

  2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Курсовое проектирование. М.: Химия, 1991.

  3. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. СНиП 2.04.14.

  4. Проектирование тепловых пунктов. СП-41-101-95.

  5. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача.- М.: Высшая школа, 1980.

  6. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/ под общей ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина.- М.: Энергоатомиздат, 1989.


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации