Расчетно-графическая работа - Расчет теплообменного аппарата - файл n2.doc

приобрести
Расчетно-графическая работа - Расчет теплообменного аппарата
скачать (212.3 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.doc65kb.10.10.2007 22:39скачать
n2.doc431kb.12.11.2007 22:08скачать
n3.dwg

n2.doc

2. Задание.
Определить поверхность теплообмена теплообменного аппарата типа "труба в трубе". Горячий теплоноситель (вода) движется по внутренней стальной трубе с диаметром . Температура горячего теплоносителя на входе в теплообменник и его расход равен . Холодный теплоноситель (трансф. масло) движется по кольцевому каналу между трубами и нагревается от температуры и . Внутренний диаметр внешней трубы - D. Расход холодного теплоносителя . Расчёт выполнить для прямоточной и противоточной схем движения теплоносителей и сравнить их эффективность. Потерями теплоты от теплообменника в окружающую среду пренебречь. Выполнить эскиз теплообменного аппарата.
Исходные данные для расчёта теплообменного аппарата.





D



Горячий теплоноситель

Холодный теплоноситель





Вид теплоносителя







Вид теплоносителя

36/34

52

98

1,2

вода

21

54

1,4

вода



3. Основные расчеты зависимости и последовательность расчета
3.1 Определяется количество передаваемой теплоты



Определяем среднюю теплоемкость в холодном носителе:



,при



где - средняя удельная изобарная теплоёмкость холодного теплоносителя - воды.
3.2 Определяется температура горячего теплоносителя у выхода из аппарата:
Первое приближение:



В первом приближении значение удельной изобарной теплоемкости горячего теплоносителя принимается при температуре :

При ;


Второе приближение:



При

;



где: - средняя удельная изобарная теплоёмкость горячего теплоносителя - воды.
3.3 По таблицам определяются физические свойства горячего и холодного теплоносителей при соответствующих средних температурах:








Физические свойства горячего теплоносителя – воды при



























65

980,5

4,183

66,3

16,2

0,446

5,4

2,76


Физические свойства холодного теплоносителя – воды при



























38

990

4,174

60

15

0,700

3,80

4,3


3.4 Определяются скорости движения теплоносителей:

- при движении теплоносителя внутри трубы:
Для горячего теплоносителя - воды.

;



где: - плотность горячего теплоносителя – воды
- при движении теплоносителя в межтрубном пространстве:
Для холодного теплоносителя - воды.





где: - плотность холодного теплоносителя - воды.
3.5 Определяются гидродинамические и тепловые критерии подобия для горячего и холодного теплоносителей:
Критерий Рейнольдса - характеризует соотношение между силами инерции и молекулярного трения (вязкости). Определяет гидродинамический режим вынужденного движения теплоносителей:



Для горячего теплоносителя - воды.





где: - кинематический коэффициент вязкости горячего теплоносителя - воды; - определяющий размер. , т. к. движение теплоносителя происходит внутри трубы.

Для холодного теплоносителя - воды.





где: - кинематический коэффициент вязкости холодного теплоносителя - воды; - определяющий размер:

;

, т.к. движение теплоносителя происходит в кольцевом канале круглого сечения и отсутствия передачи теплоты через внешнюю поверхность.
Критерий Грасгофа - характеризует соотношение между силой, возникающей в среде вследствие разности плотностей и силой молекулярного трения:



Для горячего теплоносителя - трансформаторного масла.



;







Тогда

где: - ускорение свободного падения тела; - определяющий размер; - коэффициент сжимаемости горячего теплоносителя - воды; - температурный напор горячего теплоносителя - воды.
Для холодного теплоносителя – воды.



Тогда

где: - ускорение свободного падения тела; - определяющий размер; - коэффициент сжимаемости холодного теплоносителя - воды; - температурный напор холодного теплоносителя - воды.
Критерий Пекле - характеризует соотношение между переносом теплоты конвекцией и теплопроводностью в потоке:



Для горячего теплоносителя - воды.









где: - скорость движения горячего теплоносителя - воды;

- определяющий размер; - температуропроводность горячего теплоносителя - воды.
Для холодного теплоносителя - воды.









где: - скорость движения горячего холодного теплоносителя - воды; - определяющий размер; - температуропроводность холодного теплоносителя - воды.
3.6 Определяются значения коэффициента теплоотдачи а от горячего теплоносителя стенке и от стенки холодному теплоносителю.
А) Режим течения теплоносителя - развитый турбулентный, т.к. коэффициент теплоотдачи определяется из критериального уравнения для турбулентного режима:



при вынужденном движении теплоносителя внутри гладкой трубы. Так как длина трубы одной секции и , то коэффициент, учитывающий влияние начального участка стабилизации потока, можно принимать равным .

Тогда



так как

Следовательно



Б) Режим течения теплоносителя - развитый турбулентный, т.к. коэффициент теплоотдачи определяется из критериального уравнения для турбулентного режима:



при вынужденном движении теплоносителя в кольцевом канале круглого поперечного сечения.

Так как длина трубы одной секции и , то коэффициент, учитывающий влияние начального участка стабилизации потока, можно принимать равным .

Тогда



так как

Следовательно


3.7 Определяют среднелогарифметический температурный напор для случаев прямотока и противотока.

Прямоток



Противоток


Определение и проиллюстрируем эскизами (см. приложение №1).
3.8 Коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата типа «труба в трубе».





где: - коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (для углеродистой стали

можно принять )

3.9 Плотность теплового потока на 1 метре трубы равна:









3.10 Длина трубы теплообменника:








3.11 Поверхность теплообмена составляет:









Выгоднее использовать движения теплоносителей по схеме - "противоток".
3.12 Уточняются температуры стенки трубы со стороны горячего и холодного теплоносителей:








3.13 Уточняем значения:
при

при

Расчёт для противоточной системы движения:



Коэффициент теплоотдачи:









Коэффициент теплопередачи:





Плотность теплового потока:





Длина трубы теплообменника:





Поверхность теплообмена составляет:









Уточним температуры стенки со стороны горячего и холодного теплоносителей:









3.14 Определяются количество секций и длина трубы одной секции.





Эскиз теплообменного аппарата типа «труба в трубе» приведён в приложении 2
4. Вывод: поверхность теплообмена теплообменного аппарата типа «труба в трубе» определена. Длина одной секции 5м. Количество секций в теплоносителе равно 12. Длина теплообменника 60м. Температуры стенки трубы со стороны горячего и холодного теплоносителей:

;

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