Расчет подогревателя воды выхлопными газами ГТД

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет авиационных двигателей

Кафедра авиационной теплотехники и теплоэнергетики

Расчетно-графическая работа

Расчет подогревателя воды выхлопными газами ГТД

Группа ТЭМ-502

Студент

Брайцев П.О.

Принял

Цирельман Н.М.

Уфа 2011г.



Расчет подогревателя воды выхлопными газами ГТД

Исходные данные:

- расход газа в межтрубном пространстве;

(351) - температура газа на входе в теплообменник;

(54) - температура газа на выходе из теплообменника;

- давление газа на входе в теплообменник;

- давление газа на выходе из теплообменника;

давление воды на входе в теплообменник ();

температура воды на входе в теплообменник;

температура воды на выходе из теплообменника;

скорость воды в трубках;

наружный диаметр трубок;

толщина стенки трубки;

толщина ребра на трубке;

зазор между ребрами на трубке;

шаг оребрения;

коэффициент теплопроводности материала трубки и ребер (из Я1Т).



Решение

Расчет геометрии пучка трубок:

Задаемся диагональным шагом

.

Параметр для определения поперечного шага трубок и продольного :

Поперечный шаг трубок

,

.

Продольный шаг трубок:

=

Высота ребра по ходу газа продольная

Высота ребра поперечная



Коэффициент загромождения фронта теплообменника трубками и оребрениями

Расчет передаваемой теплоты по падению температуры газа

,

где

теплоёмкость газа при

Потребный расход воды



Температурный напор на входе газа

Температурный напор на выходе газа

Средне логарифмический температурный напор для противотока



Поправочный коэффициент

где n=2 - число ходов воды.

Среднелогарифмический температурный напор для противоточной схемы

Число Рейнольдса в трубках

где: - коэффициент вязкости при средней температуре воды .

Число Нуссельта в трубках



Где - число Прандтля при средней температуре воды ,

- число Прандтля при температуре стенки трубки .

Коэффициент теплоотдачи в трубках

Где - коэффициент теплопроводности при средней температуре воды .

Где =0,654 находим по .

Общая длина трубок определяется по теплоте

Потребная площадь внутри трубок

Потребная длина трубок



По расходу воды и её скорости определяют число трубок на вход воды

Принимаем N₁=240 .

Длина одной трубки от входа к выходу на n ходов

Высота теплообменника при n пучках

Где n - число ходов воды.

Число рядов на первый вход:

m=6.

Число трубок на один раз

Ширина теплообменника по фронту

труба ребро теплообменник



Площадь фронта

Площадь проходных ячеек во фронте

Скорость в ячейках межтрубного пространства

Коэффициент теплоотдачи в ячейках межтрубного пространства

Коэффициент теплопроводности для газа



Число Прандтля для газа

Кинематическая вязкость газа

-определяется по средней температуре газа.

Коэффициент оребрения

Коэффициент теплоотдачи в ячейках межтрубного пространства



Проверка б_Г по формуле для течения в щели

течение ламинарное.

Теплоотдача на оребрении при ламинарном течении

Теплоотдача при турбулентном течении

Проверка б_Г по формуле для обтекания шахматного пучка труб



Теплоотдача на трубках шахматного пучка

Принимается среднеарефметическое.

Расчет эффективности ребра:

(для нержавеющей стали Я1Т)

Порядок расчета:

Параметр m для ребра

Где u-периметр сечения;

f- площадь сечения ;

,но так как ,то величиной можем пренебречь.

Произведение на h ребра



Эффективный коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве

Где Принимается

Коэффициент теплопередачи от газа к воде

Мощность теплообменника

Соответствует потребному.

Определяем температуру металла трубки.

Средняя температура стенки трубки



Близко к принятому.

Необходимая площадь

Общая длина трубок

При входе по N_1вход трубкам общей длинной L_?необх ,при длине одной трубки L_тр.1,число рядов m вместо 6 будет

Полученное значение округляем до m_необх.=1.

Площадь проходного сечения трубок для воды увеличится на величину

,

скорость упадёт.



Число Re внутри трубок упадёт на величин

,следовательно, б , к и Q изменятся.

Оценка гидросопротиивлений пучка труб

- число рядов по ходу горячего газа.

= 12

Коэффициент гидросопротивлений от трения о пластинки оребрения.

Принимается



Общие потери давления

Проверка эффективности теплообменника методом NTU

Размещено на Allbest.ru