Размещено на http://allbest.ru/

Зміст

Завдання на розрахунок

Визначення середнього температурного напору

Розрахунок коефіцієнта теплопередачі

Теплообмінна поверхня апарата

Висновок

Література

ЗАВДАННЯ НА РОЗРАХУНОК РІДИННО-РІДИННОГО ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТА

У трубчатому теплообмінному апараті гаряче трансформаторне масло протікає в середині сталевих трубок діаметром . Кількість трубок . Швидкість руху масла . Трансформаторне масло охолоджується від до .

Вода, що охолоджує масло, рухається із швидкістю уздовж трубок, які розташовані у кожусі теплообмінника внутрішнім діаметром D. Повздовжній та поперечній кроки труб у пучку складають.

Визначити витрати теплоносіїв, площу поверхні нагрівання апарата, а також необхідну довжину трубного пучка для протиточної схеми руху теплоносіїв, якщо температура води на вході до теплообмінного апарата дорівнює .

Значення величин за номером варіанта:

n, шт.	, мм/мм	, м/с	, ?С	, ?С	, м/с	, ?С	D, мм	, мм
163	57/50	1.4	110	50	0,85	21	1000	70



Рис.1. Схема трубчатого секційного теплообмінника

теплопередача нагрівання температурний трубний

Секційний теплообмінник складається з декількох послідовно з'єднаних секцій. Кожна секція представляє невеликий трубний пучок, який розміщений в корпусі 1, який виготовляється з труби великого діаметра. Окремі секції з'єднуються між собою калачами 3.Відповідно до умов задачі, трансформаторне масло рухається в середині труб. Холодна вода рухається в міжтрубному просторі.

Враховуючи, що d_зв/d_вн =57/50=1,19<2, то поверхня теплообміну визначається за допомогою рівняння теплопередачі для плоскої стінки.

, (1)

де Q - теплове навантаження, К - коефіцієнт теплопередачі, - середній температурний напір.

ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРУ

З рівняння теплового балансу теплове навантаження знаходиться як

, (2)

де m- масова витрата трансформаторного масла.

Середня температура гарячого теплоносія

(3)

Даній температурі трансформаторного масла відповідають такі теплофізичні властивості

₁ = 843.9 кг/м³;

С_р1 = 2,026 кДж/(кг К).

Площа поперечного перерізу для потока трансформаторного масла

⁽⁴⁾

Масова витрата гарячого трансформаторного масла

(кг/с) (5)

Теплове навантаження знайдемо з рівняння (2)

(кВт).

Методом послідовних наближень знайдемо , використовуючи при цьому рівняння теплового баланса і рівняння нерозривності.

Задаюсь = 55 ⁰C, тоді середня температура води:

(6)

даній температурі відповідають такі теплофізичні дані для води

С_{р2 =} 4.174 кДж/(кг К); ₂ = 992.9 кг/м³.

Площа поперечного перерізу каналу по якому протікає холодна вода:

⁽⁷⁾

Масова витрата води

(кг/с). (8)

Уточнюємо температуру води на виході

(⁰С) (9)

Похибка склала:

Оскільки знайдена температура незначно відрізняється від прийнятої спочатку, то з цього випливає те, що уточнювати значення не треба. Приймаємо ⁰С і

⁰С

У завданні задано схема протитечії, для якої характер зміни температури вздовж поверхні теплообміну, показано на рис.2.



Рис.2 Графік зміни температур теплоносіїв вздовж зміни поверхні теплообміну

Відповідно до рис.2 :

(⁰С), (10.а)

(⁰C), (10.б)

Середній температурний напір при протиточній схемі руху теплоносіїв:

(⁰C). (11)

Уточнюємо середню температуру трансформаторного масла:

(⁰C).(12.1)

Уточнюємо масову витрату трансформаторного масла рівняння 5:

Температурі масла (⁰C) відповідають такі параметри:

С_{р1 =} 2.021 кДж/(кг К);

₁ = 844.66 кг/м³.

(кг/с)

Уточнюємо тепловий потік з рівняння 2:

(кВт)

Уточнюємо температуру охолоджувальної води на виході з рівняння 9:

(⁰C)

Уточнюємо температурний напір на вході в теплообмінник з рівняння 10.а:

(⁰C)

Уточнюємо середній температурний напір згідно рівняння 11:

(⁰C)

Розрахуємо похибки обчислень:

Розрахунок коефіцієнта теплопередачі

Схема процесу теплопередачі в теплообміннику

Рис.3 Схема процесу теплопередачі в теплообміннику

Коефіцієнти тепловіддачі ₁ и ₂ визначаються за допомогою емпіричних рівнянь подібності для теплообміну в умовах вимушеного руху рідини.

Число Рейнольдса для потоку гарячого трансформаторного масла

- маємо турбулентний режим течії (13)

При даній температурі трансформаторного масла (⁰C):

,

Для встановлення режиму не ізотермічного процесу використовуємо комплекс(Gr Pr)

В першому наближені приймаємо, що

⁰С.(14)

По ⁰С;

Приймаю , тоді .

(17)

Поправка

Число Рейнольдса для потоку води

(18)

де ,

(19)

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до потоку води

(20)

При ⁰С.

Враховуючи малу товщину стінки і достатньо велике значення коефіцієнта теплопровідності приймаю, що , тоді .

Припускаючи, що , тоді .

(21)

Поправка

Товщина стінки трубок

(мм). (21)

Коефіцієнт теплопередачі

, (22)

- берем по табл.6стр.242[1].

Щільність теплового потоку

Перевірка температур t_C1 и t_C2.

, (23)

. (24)

Уточнюємо результати розрахунків коефіцієнта теплопередачі при

, ;

, .

Тоді нове значення коефіцієнта тепловіддачі буде:

Коефіцієнт теплопередачі:

Щільність теплового потоку:

Перевірка температури стінок

?C

?C

Такі значення температур не суттєво відрізняються від отриманих в п. 3.9.

Таким чином кінцеве значення приймаємо .

Теплообмінна поверхня апарата

Площа теплообмінного апарата найдемо, використовуючи формулу теплопередачі для плоскої стінки (1-1)

. (25)

Середній діаметр труби і загальна довжина трубного пучка.

, (26)

. (27)

Приймаю довжину трубок в одній секції l= 8.873 м.

Число секцій в теплообміннику

. (28)

Схему трубчатого теплообмінника показано на рис.4

Перевірка на _l

Отже, вибране припущення виявилося вірним.



Рис.4. Схема трубчатого теплообмінника з п'ятьма секціями

Висновок

В даній роботі був виконаний проектний тепловий розрахунок рекуперативного теплообмінного апарата. Закріпили знання и отримали практичні навики теплових розрахунків теплообмінних апаратів. Прийняли остаточно температури , . Масова витрата трансформаторного масла кг/с, масова витрата охолоджуючої води кг/с Площа теплообмінної поверхні . Довжина трубок l = 8.873 м.

Література

1. Е.А. Краснощеков, А.С. Сухомел «Задачник по теплопередаче». Изд. 3-е, М., «Энергия». 1975. 280 с.

2. П. Исаченко, В.А. Осипова, «Теплопередача».

3. Н.М. Фіалко «конспект лекцій з теломасообміну»

Размещено на Allbest.ru