Практическая работа «Тепловой и гидравлический расчеты кожухотрубчатого теплообменного аппарата» - файл

приобрести
скачать (77.5 kb.)



Практическая работа

«Тепловой и гидравлический расчеты кожухотрубчатого теплообменного аппарата»



Цель работы: провести тепловой и гидравлический расчет горизонтального кожухотрубчатого теплообменного аппарата

Рабочая среда

Пространство

G· , кг/ч

, °С

, °С

Метиловый спирт

трубное

32

95

65

Порядок выполнения работы:

1. Исходные данные для расчета приведены в таблице. Кожухотрубчатый аппарат типа ТН (по ТУ3612-024-00220302-02).

2. Теплотехнические параметры рабочей среды принять по таблицам приложения А при средней температуре потока.

Выполнение работы

3. Предварительный тепловой расчет.

3.1. Найти тепловой поток в аппарате по формуле:



3.2. Составить тепловой баланс и подобрать расход воды и ее температуры



Пусть

Тогда

При tcp= : p=995 кг/м3; µ=0,77; cp=4180; α=0.622 Вт/м·К,

GB=

3.3. Принять предварительно коэффициент теплопередачи в интервале от 300 до 500 Вт/м2К

Пусть К=355 Вт/м2К

3.4. Приняв схему движения потоков – противоток, определить температурный напор по уравнениям:







3.5. Определить ориентировочную поверхность теплообмена по формуле





Пусть F=47 м2

3.6. Предварительно выбрать теплообменный аппарат.



Диаметр кожуха


Наруж диаметр труб (толщина стенки 2 мм)

n

z

Поверхность теплообмена м2, при длине труб

Fтр*10 2 м

fп*10 2 м

fмт*10 2 м

47

400

25

100

2

6000

1.7

2.2

3.1

4. Уточненный тепловой расчет. Необходимо выполнить расчет коэффициентов теплоотдачи и уточнить коэффициент теплопередачи, проверив тем самым выбор теплообменного аппарата. При этом реализуется следующая цепочка расчетов:

р.с.: G



в : G

4.1. Скорости потоков:



м/с

м/с

4.2. Критерий Рейнольдса:





4.3. Критерий Нуссельта для трубного пространства:



4.4. Критерий Нуссельта для межтрубного пространства:



4.5. Критерий Прандтля:





4.6. Коэффициент теплоотдачи:



46 Вт/(м2·К)

Вт/(м2·К)

4.7. Коэффициент теплопередачи:



где δ – толщина стенки теплообменной трубы, 2 мм;

λст – теплопроводность материала стенки, для стали λ=46 Вт/м·К

4.8. Уточнить поверхность теплообмена и подтвердить выбор аппарата





Принимаем F=15 м2

Диаметр кожуха


Наруж диаметр труб (толщина стенки 2 мм)

N

z

Поверхность теплообмена м2, при длине труб

Fтр*10 2 м

fп

fмт




15

400

25

100

2

2000

1.7

2.2

3.1

5. Гидравлический расчет КТА

5.1. Гидравлическое сопротивление трубного пространства



ΔP=ΔP1+z·(ΔP2+ΔPтр·ΔР3)+ ΔР4

где ΔР1 – потеря давления при входе потока в распределительную камеру;

ΔР2 – потеря давления при движении из камеры в трубы;

ΔР3 – потеря давления на выходе потока из труб;

ΔР4 – потеря давления при входе потока в штуцер;

ΔРтр – потеря давления на трение в трубах;

z – число ходов в трубном пространстве.

5.2. Составляющие ΔР1– ΔР4 находят по общей формуле:



ΔРi=

где ξi – соответствующий коэффициент местного сопротивления, принимается по таблице 3

υi – скорость потока на соответствующем участке.

Вид местного сопротивления

ξ

Вход в распределительную камеру

1

Поворот потока и вход в трубы

1

Выход из труб и поворот потока

1,5

Выход из распределительной камеры

0,5

Вход в межтрубное пространство

1,5

Огибание перегородки в межтрубном пространстве

1,5

Выход из межтрубного пространства

1,5

Табл.3. Значения коэффициентов местных сопротивлений в кожухотрубчатых теплообменниках

υi – скорость потока на соответствующем участке.





где dшт – диаметр штуцера, который рассчитывается:



По результатам расчета принимают стандартное значение диаметра штуцера последующему ряду номинальных диаметров dn=0,1 м





ΔР1= 872.8

ΔР2= 185.5

ΔР3= 1309.2

ΔР4= 92.75

ΔРтр= λтр·

λтр– коэффициент трения, зависит от состояния поверхности труб и режима движения жидкости. В данной работе принять 0,033



ΔР=872.8+2 (185.5+489.74+1309.2) +92.75=4934.43 Па

5.4. Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства



ΔP=ΔP6+Nп ΔP7+(Nп+1) ΔPмтр + ΔP8

где ΔР6 – потеря давления при входе потока в межтрубное пространство;

ΔР7 – потеря давления при огибании потоком поперечной перегородки;

ΔРмтр – потеря давления на трение в одном ходе межтрубного пространства;

ΔР8 – потеря давления на выходе из межтрубного пространства;

Nп –количество поперечных перегородок

Nмтр – число ходов в межтрубном пространстве:

Nмтр = L⁄ln=2/(0,5 0,4)=10


5.5. Составляющие ΔР6 -ΔР8 находят аналогично ΔР1-ΔР

Скорость потока в межтрубном пространстве в вырезе перегородки:





где fп – площадь сечения выреза в перегородке

ΔР6=ΔР8

ΔР7=

5.6. Потери давления на трение в межтрубном пространстве

ΔРмтр=

где λмтр– коэффициент трения в межтрубном пространстве, зависит от размещения труб и числа рядов труб, при размещении труб по вершинам треугольников находят по формуле:



Где m – число рядом труб

m=

ΔР=687,74+10·80,5+(10-1) ·86,3+687,74=2957,18 Па

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В данной работе был проведен тепловой и гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника. Подобран теплообменник с площадью обмена 15 м2 и длиной труб 2000 мм





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