Кожухотрубчатые и пластинчатые теплообменные аппараты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Тепловой конструктивный расчет рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника

1.1 Расчет количества передаваемого тепла

1.2 Определение интенсивности процессов теплообмена

1.3 Определение коэффициента теплопередачи

1.4 Определение расчетной площади поверхности теплообмена

1.5 Конструктивный расчет теплообменного аппарата

1.6 Определение температуры поверхности стенок трубы

1.7 Гидравлический расчет теплообменника

1.8 Определение толщины тепловой изоляции аппарата

2. Тепловой расчет пластинчатого теплообменника

2.1 Определение расходов и скоростей движения греющего и нагреваемого теплоносителей

2.2 Расчет интенсивности теплообмена при движении теплоносителей между пластинами

2.3 Определение площади поверхности теплообмена

2.4 Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей

Заключение

Литература

Введение

теплоноситель рекуперативный кожухотрубчатый теплообменник

Выполнение курсовой работы по курсу “ Тепломассообмен” позволит закрепить знания по основным разделам дисциплины.

Курсовая работа состоит из расчётной части и графической и выполняется по следующим разделам:

1.Тепловой конструктивный расчёт рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника.

2.Тепловой расчёт пластинчатого теплообменника.

Рекуперативными называют теплообменники, в которых теплообмен между теплоносителями происходит через разделяющую их стенку. Они могут работать как в непрерывном, так и в периодических режимах. Большинство рекуперативных теплообменников работают в непрерывном режиме.

Кожухотрубчатые теплообменники получили наибольшее распространение, они предназначены для работы с теплоносителями жидкость-жидкость, газ-газ и представляют собой аппараты выполняемые из пучков труб. По количеству ходов все кожухотрубчатые теплообменники делят на: одна, двух, четырёх и шестиходовые.

Пластинчатые теплообменники имеют плоские параллельные поверхности теплообмена, которые образуют каналы для прохода теплоносителей. Такие теплообменники применяют для теплоносителей с примерно равными коэффициентами теплоотдачи. Для интенсивности процесса теплообмена и для увеличения площади поверхности теплообмена пластинам придают различный профиль.

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 (рисунок 1, Приложение 1).

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

Теплообменники и холодильники могут устанавливаться горизонтально или 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 водоводяного рекуперативного подогревателя производительностью Q. Температура греющего теплоносителя на входе в аппарат єС. Температура нагреваемого теплоносителя на входе в теплообменник єС, изменение температуры нагреваемого теплоносителя в аппарате К. Массовый расход греющего теплоносителя - кг/с, нагреваемого теплоносителя - кг/с. Поверхность нагрева выполнена из труб диаметром мм.

Трубы в трубной решетке расположены по вершинам равносторонних треугольников. L - длина труб, предварительно принимается равной 3,0 м. Схема движения теплоносителей - противоток. Материал труб теплообменного аппарата выбирается в соответствии с вариантом. Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.

1.1 Расчет количества передаваемого тепла

Уравнение теплового баланса для теплообменного аппарата имеет вид ([7]):

, (1.1)

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

- количество теплоты в единицу времени, воспринятое нагреваемым теплоносителем, Вт;

- потери теплоты в окружающую среду, Вт.

Так как по условию, то количество передаваемого тепла в единицу времени через поверхность нагрева аппарата, Вт, ([7]):

; (1.2)

,

где и - средние удельные массовые теплоёмкости греющего и нагреваемого теплоносителей, в интервале изменения температур от до и от до , соответственно, кДж/кг К.

Температура нагреваемого теплоносителя на выходе из теплообменника, єС, ([7]):

, (1,3)

(єС).

Средняя температура нагреваемого теплоносителя, єС, ([7]):

, (1.4)

(єС).

По температуре определяется значения методом линейной интерполяции ([3]), (кДж/кг К)

Количество теплоты в единицу времени, воспринятое нагреваемым теплоносителем, Вт, ([7]):

, (1.5)

(кВт).

Методом линейной интерполяции определяется средняя удельная массовая теплоёмкость греющего теплоносителя при температуре ([3]),

(кДж/кг К).

Для условия, , определяется температура греющего теплоносителя на выходе из теплообменника, єС, ([7]):

, (1.6)

(єС).

Средняя температура греющего теплоносителя, єС, ([7]):

, (1.7)

(єС).

По температуре определяется значения . Уточняется количество теплоты, отданное греющим теплоносителем в единицу времени, Вт, ([7]):

, (1.8)

(кВт).

Величина относительной погрешности, %, ([7])

, %, (1.9)

%.

1.2 Определение интенсивности процессов теплообмена

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

1.2.1 Расчёт интенсивности теплоотдачи со стороны греющего теплоносителя

По среднеарифметическому значению температуры определяются значения физических свойств греющего теплоносителя ([3]):

- плотность, кг/мі, (кг/мі);

- кинематический коэффициент вязкости, мІ/с, (мІ/с);

- коэффициент теплопроводности, Вт/(м· К), (Вт/(м· К));

- критерий Прандтля, .

В первом приближении температура стенки, єС, ([7]):

, (1.10)

(єС).

По определяется ([3]), .

Критерий Рейнольдса для потока греющего теплоносителя, ([7]):

, (1.11)

где - средняя скорость греющего теплоносителя, м/с, ([7], стр.6), (м/с).

В результате сравнения вычисленного значения =156862 с критическим числом = 2300 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 (Re > 2300) в круглых трубах и каналах число Нуссельта определяется по критериальной зависимости, ([7]):

, (1.12)

Коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке трубы, Вт/(мІ· К), ([7]):

, (1.16)

(Вт/(мІ· К)).

1.2.2 Расчёт интенсивности теплоотдачи со стороны нагреваемого теплоносителя

По среднеарифметическому значению температуры определяются значения физических свойств нагреваемого теплоносителя ([3]):

- плотность теплоносителя, кг/мі, (кг/мі);

- кинематический коэффициент вязкости, мІ/с, (мІ/с);

- коэффициент теплопроводности, Вт/(м· К), (Вт/(м· К));

- критерий Прандтля,.

Число Рейнольдса для потока холодного теплоносителя, ([7]):

, (1.17)

.

где - средняя скорость нагреваемого теплоносителя, м/с, ([7], стр. 8), (м/с).

В результате сравнения вычисленного значения с критическим числом = 1000 выбираем критериальное уравнение, по которому подсчитывается число Нуссельта.

При движении теплоносителя в межтрубном пространстве коэффициент теплоотдачи рассчитывают по уравнению ([7]):

, (1.18)

.

За определяющий геометрический размер принимают наружный диаметр теплообменных труб.

Коэффициент теплоотдачи от стенок трубного пучка к нагреваемому теплоносителю, Вт/(мІ· К), ([7]):

, (1.20)

(Вт/(мІ· К)).

1.3 Определение коэффициента теплопередачи

Если (/) < 2, то коэффициент теплопередачи для плоской поверхности теплообмена с достаточной точностью определяется по формуле, Вт/(мІ· К), ([7]):

, (1.21)

(Вт/(мІ·К))

где , - термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки, (м²· К)/Вт ([1]), ((м²· К)/Вт), ((м²· К)/Вт);

- толщина стенки, м;

- коэффициент теплопроводности материала трубок ([7], таблица П.1.3), Вт/(м· К);

(Вт/(м· К));

Толщина стенки трубки вычисляется по формуле, ([7]):

, (1.22)

(мм).

Вычисленное значение коэффициента теплопередачи сравнивается с ориентировочными значениями k для соответствующих теплоносителей ([1]).

1.4 Определение расчетной площади поверхности 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, ([7]):

, (1.23)

(єС);

где - большая разность температур, єС, (єС)(см. рис1),

- меньшая разность температур, єС, (єС)(см. рис1).

График изменения температур теплоносителей при противотоке, ([7], рис. П1.2):

При сложном взаимном движении теплоносителей, например при смешанном и перекрестном токе в многоходовых теплообменниках, средняя разность температур теплоносителей определяется с учетом поправки ([7]):

, (1.24)

(єС).

Для нахождения поправочного коэффициента вычисляются вспомогательные коэффициенты P и R ([7]):

, (1.25)

(1.26)

По полученным значениям коэффициентов P и R определяем поправочный коэффициент ([5]).

Поверхностная плотность теплового потока, Вт/мІ, ([7]):

(1.28)

(Вт/мІ)

Из основного уравнения теплопередачи определяется необходимая поверхность теплообмена, мІ, ([7]):

(1.29)

(мІ)

По рассчитанной площади и заданному диаметру труб выбирается стандартный теплообменный аппарат ([1]):

Параметры кожухотрубчатого теплообменника сварной конструкции с неподвижными трубными решетками (ГОСТ 15118-79,ГОСТ 15120-79,ГОСТ 15122-79)[1]

Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб, мм	Число ходов	Общее число труб, шт.	Поверхность теплообмена(в м2) при длине труб, м	Площадь сечения потока 102 м2	Площадь сечения одного хода по трубам, 102 м2
					В вырезе перегородок	Между перегородками
				3
400	20 Ч2	1	181	34	1,7	2,5	3,6

Пересчитываются скорости движения и критерий Рейнольдса для греющего и нагреваемого теплоносителей, м/с, ([7]):

, (1.30)

(м/с).

, (1.31)

(м/с).

где - площадь сечения одного хода по трубам, м², (м²)

- площадь сечения межтрубного пространства между перегородками, м², (м²)

, (1.32)

(1.33)

1.5 Конструктивный расчет теплообменного аппарата

Определяется число труб в теплообменнике, ([7]):

(1.34)

(шт.).

где - площадь поверхности теплообмена стандартного теплообменника, м², (м²);

- длина труб одного хода стандартного теплообменного аппарата, м, (м).

По условию трубы по сечению трубной решетки расположены по вершинам равносторонних треугольников. Количество трубок, расположенных по сторонам большего шестиугольника, ([7]):

(1.35)

(шт.)

Количество трубок, расположенных по диагонали шестиугольника, ([7]):

(1.36)

(шт.).

Число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, приближенно можно принять равным 0,5 · b, т.е., ([7])

, (1.37)

Для стандартных труб с наружным диаметром равным 20 мм, размещенных по вершинам равносторонних треугольников, при развальцовке принимают шаг между трубами ([7], стр.12):

t = (1,31,6),

t = 1,3·20 = 26 (мм)

Рассчитанную величину шага между отверстиями в трубной решетке сравнивают со стандартными значениями ([1])

Внутренний диаметр кожуха одноходового теплообменника, мм, ([7]):

(1.38)

(мм)

1.6 Определение температуры поверхности стенок трубы

Термическое сопротивление теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности загрязнений, (мІ· К)/Вт, ([7]):

(1.40)

((мІ· К)/Вт)

Термическое сопротивление слоя отложений со стороны греющего теплоносителя, (мІ· К)/Вт, ([7]):

(1.41)

((мІ· К)/Вт)

где - тепловая проводимость слоя отложений со стороны греющего теплоносителя ([1]), ((м²· К)/Вт).

Термическое сопротивление стенки трубы, (мІ· К)/Вт, ([7]):

(1.42)

((мІ· К)/Вт)

где - толщина стенки трубки, м, (м);

- коэффициент теплопроводности стенки, Вт/м·К, (Вт/м·К).

Термическое сопротивление слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя, (мІ· К)/Вт, ([7]):

(1.43)

((мІ· К)/Вт)

где - тепловая проводимость слоя отложений со стороны нагреваемого теплоносителя, Вт/(мІ· К), ([1]), (Вт/(мІ· К))

Термическое сопротивление теплоотдачи от стенки загрязнений к нагреваемому теплоносителю, (мІ· К)/Вт, ([7], формула 1.44):

((мІ· К)/Вт)

Аналитически температура стенок трубы определяется по формулам, ([7], формулы 1.45, 1.46):

(єС)

(єС)

Для проверки температуру стенки определим графическим способом, ([7], рис П.1.4):

1.7 Гидравлический расчет теплообменника

Целью гидравлического расчёта является определение величины потери давления теплоносителей при их движении через теплообменный аппарат.

Полное гидравлическое сопротивление при движении жидкости в трубах теплообменного аппарата определяется выражением, Па, ([7]):

(1.47)

где - гидравлическое сопротивление трения, Па, ([7]);

- потери давления, обусловленные наличием местных сопротивлений; складываются из сопротивлений, возникающих в связи с изменением площади сечения потока, обтекания препятствий, Па, ([7]);

(1.48)

(Па)

где - коэффициент трения, ([7]);

z - число ходов теплоносителя по трубному пространству, z=1.

Коэффициент трения определяется по формуле:

, (1.49)

где - относительная шероховатость труб, ([7],стр.14);

- высота выступов шероховатостей, принимаем = 0,2 мм, ([7],стр.14).

Потери давления, обусловленные наличием местных сопротивлений, Па,([7]):

(1.50)

(Па)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений трубного пространства, ([7]):

(1.51)

где , - коэффициенты сопротивлений входной и выходной камер ([1]), ,;

, - коэффициенты сопротивлений входа в трубы и выхода из них ([1]), , ;

- коэффициент сопротивления поворота между ходами, ([1]), .

Величина потерь давления греющего теплоносителя в теплообменном аппарате, Па,([7]):

(1.52)

(Па)

Величина потерь давления нагреваемого теплоносителя в межтрубном пространстве теплообменника, Па, ([7]):

(1.53)

(Па)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений межтрубного пространства, ([7]):

(1.54)

где , - коэффициент сопротивления входа и выхода жидкости ([1]), ,

- коэффициент сопротивления пучка труб, ([7]):

(1.55)

х - число сегментных перегородок, х=10 ([1]);

- коэффициент, определяющий поворот через сегментную перегородку ([1]),

1.8 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, ([7]):

(1.56)

где - температура изоляции со стороны окружающей среды, которая не должна превышать 45°C, согласно требований ьтехники безопасности, ([7],стр.16), принимаем (°C);

- коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/мІ·К, ([7],стр.16), принимаем = 10 (Вт/мІ·К);

- температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции, принимают равной средней температуре нагреваемого теплоносителя, °C, ([7],стр.16), принимаем (°C) ;

- температура окружающей среды; для изолируемых поверхностей, расположенных в помещении принимается 20°С [6];

- коэффициент теплопроводности изолятора, Вт/(м· К);

Если в качестве изолятора принять полотно стеклянное теплоизоляционное марки ИПС-T-l000, ТУ 6-11-570-83, то коэффициент теплопроводности изолятора [6]:

= 0,047+0,00023 t_m,

(Вт/(м· К));

где t_m - средняя температура теплоизоляционного слоя, °С;

На открытом воздухе в зимнее время([7]):

t_m = , (1.59)

(°С)

где t_w - средняя температура теплоносителя, омывающего стенку, °С.

При расчетах задать температурный напор = (35 - 20) °С.

Толщина тепловой изоляции, м, ([7]):

(1.60)

(см)

2. 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 пластинах разборных теплообменников (рисунок 1, Приложение 2) 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. На рисунках 1 и 2 Приложения 2 даны примеры компоновки пластин. При заданном расходе теплоносителя увеличение числа пакетов приводит к увеличению скорости теплоносителя, что интенсифицирует теплообмен, но увеличивает гидравлическое сопротивление. Дополнительный канал со стороны хода 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.

Технические характеристики указанных пластин и основные параметры теплообменников, собираемых из этих пластин, даны в таблицах 1 и 2 Приложения 2.

Допускаемые температуры теплоносителей определяются термостойкостью резиновых прокладок. Для теплообменников, используемых в системах теплоснабжения, обязательным является применение прокладок из термостойкой резины, марки которой приведены в табл. 3, приложения 2. Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата: первые буквы обозначают тип аппарата - теплообменник Р (РС) разборный (полусварной), следующее обозначение - тип пластины, цифры после тире - толщина пластины, далее - площадь поверхности теплообмена аппарата (м²), затем - конструктивное исполнение (в соответствии с табл. 1 Приложения 2), марка материала пластины и марка материала прокладки (в соответствии с табл. 3 Приложения 2). После условного обозначения приводится схема компоновки пластин.

Пример условного обозначения пластинчатого 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 м², на консольной раме, в коррозионно-стойком исполнении, материал пластин и патрубков - сталь 12Х18Н10Т; материал прокладки - теплостойкая резина 359; схема компоновки:

,

что означает над чертой - число каналов в каждом ходу для греющей воды, под чертой - то же, 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 (16 кгс/см²). Пластины попарно сварены по контуру образуя блок. Между двумя сваренными пластинами имеется закрытый (сварной) канал для теплофикационной греющей 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 10 кгс/см²), до 150 °С и перепаде давлений между теплоносителями не более 0,5 МПа (5 кгс/см²).

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 (6 кгс/см²) до 150 °С и перепаде давлений теплоносителей не более 0,3 МПа (3 кгс/см²).

Задание: Рассчитать однопакетный пластинчатый теплообменник для системы горячего водоснабжения ЦТП если известны параметры: нагрузка на отопление (ГВС) - Q = 732,45 кВт; температуры греющей (сетевой) и нагреваемой воды на входе и выходе теплообменника, соответственно: - °C, °C, °C, °C. 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, ([7]):

; (2.1)

(°C)

. (2.1)

(°C)

По среднеарифметическому значению температур , определяются значения физических свойств греющего и нагреваемого теплоносителей ([3]):

, - плотность, кг/мі, (кг/мі), (кг/мі);

, - кинематические коэффициенты вязкости, мІ/с, (мІ/с), (мІ/с);

, - коэффициенты теплопроводности, Вт/(м· К), (Вт/(м· К)), (Вт/(м· К));

, - критерии Прандтля, ,

Массовые расходы теплоносителей, кг/с, ([7]):

(2.2)

(кг/с)

(м³/ч)

(2.3)

(кг/с)

(м³/ч)

По максимальному расходу выбирается тип пластин. Параметры пластин, ([7], таблица П.2.1 и П.2.2):

- толщина стенки пластины, м, (м);

- площадь поверхности теплообмена пластины, м², (м²);

- площадь поперечного сечения канала между пластинами, м², (м²);

- смачиваемый периметр в поперечном сечении канала, м, (м).

Эквивалентный диаметр сечения канала, м, ([7]):

(2.4)

(м)

При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость теплоносителя принимаем исходя из получения таких же потерь давления в установке по нагреваемой воде, как при применении кожухотрубного водоподогревателя (100-150 кПа), что соответствует скорости воды в каналах (0,3 - 0,5) м/c [4], (м/c)

Число каналов в пакете, ([7]):

 (2.5)

(шт.)

Скорость второго теплоносителя, м/с, ([7]):

(2.6)

(м/с)

2.2 Расчет интенсивности теплообмена при движении теплоносителей между пластинами

Критерии Рейнольдса и Прандтля для каждого теплоносителя, ([7]):

; (2.7)

(2.7)

; (2.8)

(2.8)

Определяется критерий Нуссельта для греющего и нагреваемого теплоносителей, ([7]):

- при турбулентном режиме (Re 50):

; (2.9)

; (2.10)

Где, ([1])

Коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности стенки и от поверхности стенки к нагреваемому теплоносителю, соответственно, Вт/(мІ· К), ([7]):

, (2.13)

(Вт/(мІ· К))

(2.13)

(Вт/(мІ· К))

2.3 Определение площади поверхности теплообмена

Принимаются значения термических сопротивлений слоев загрязнений с двух сторон стенки, , , (м²· К)/Вт; ([7], таблица П.1.2), ((м²· К)/Вт), ((м²· К)/Вт);

В качестве материала материал пластин и патрубков - сталь 12Х18Н10Т. По средней температуре стенки определяется коэффициент теплопроводности стенки , Вт/(м · К), ([7], таблица П.1.3), (Вт/(м · К)).

Суммарное термическое сопротивление, (мІ · К)/Вт, ([7]):

(2.14)

((мІ · К)/Вт)

Коэффициент теплопередачи, Вт/(мІ · К), ([7]):

(2.15)

(Вт/(мІ · К))

Среднелогарифмический температурный напор при противотоке возьмём из предыдущих расчетов.

Требуемая поверхность теплообмена, мІ,([7]):

 (2.16)

(мІ)

Фактическая поверхность теплообмена, мІ,([7]):

(2.17)

мІ

Рассчитываем относительный запас площади поверхности теплообмена , %,([7]):

(2.18)

%

2.4 Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей

Рассчитаем гидравлические сопротивления при движении нагревающего и нагреваемого теплоносителя, МПа, ([7]):

(2.19)

(МПа)

(МПа)

где - коэффициент общего гидравлического сопротивления, ([7], таблица П.2.2)

- - приведенная длина канала, м, ([7], таблица П.2.2), (м).

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были получены навыки применения теоретических знаний при решении теплотехнических задач. По расчёту и проектированию рекуперативных теплообменных аппаратов, а также закрепил знания по основным разделам курса “ Тепломассообмен ”.

В данной курсовой работе был произведён тепловой конструктивный расчёт рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника, а также тепловой расчёт пластинчатого теплообменника.

Были выполнены чертежи рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника (формат А1) и пластинчатого рекуперативного теплообменного аппарата (формат А3).

Литература

1. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Курсовое проектирование /Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В.П. Брыков. М.: Химия, 1991. 412 с.

2. Копко, В.М. Пластинчатые теплообменники в системах централизованного теплоснабжения. Курсовое и дипломное проектирование: учебное пособие. /В.М. Копко, М.Г. Пшоник. Мн.: БНТУ, 2005. 199 с.

3. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача /В.В. Нащокин. М.: Высш. шк., 1980. 469 с.

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

5. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник /под общей ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1989. Кн. 4. 586 с.

6. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. СНиП 2.04.14. 88.

7. Тепломассообмен: метод. указания к курсовой работе по одноим. курсу для студентов специальностей 1 - 43 01 05 «Промышленная теплоэнергетика» и 1 - 43 01 07 «Техническая эксплуатация энергооборудования организаций» /авт.-сост.: А.В. Овсянник, М.Н. Новиков, А.В. Шаповалов. Гомель: ГГТУ имени П.О. Сухого», 2007. 37 с.

Размещено на Allbest.ru