Конструкторский расчет теплообменного аппарата

Определение характера течения горячего и холодного теплоносителей в каналах теплообменника. Выбор вида критериального уравнения для потоков. Составление уравнения теплового баланса. Нахождение поверхности нагрева рекуперативного теплообменного аппарата.

Рубрика Физика и энергетика
Вид практическая работа
Язык русский
Дата добавления 15.03.2013
Размер файла 514,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский Государственный Университет»

Факультет «Автотракторный»

Кафедра «Автомобильный транспорт и сервис автомобилей»

Конструкторский расчет теплообменного аппарата

дисциплина «Теплотехника»

Руководитель доц. Юртаев М.А.

Автор Ульмаскулов Р.Ф.

Челябинск 2013

Аннотация

В данной работе выполняется конструкторский расчет теплообменного аппарата. Вычисляется поверхность нагрева теплообменного аппарата, длина теплообменника и количество секций

Так же определяется характер течения горячего и холодного теплоносителей в каналах теплообменника, выбирается вид критериального уравнения для потоков, оцениваются значения коэффициентов теплоотдачи для теплоносителей как от горячего к стенке, так и от стенки к холодному; находятся коэффициенты теплопередачи для аппарата; составляется уравнение теплового баланса; определяется конечную температуру теплоносителей; определяется средняя логарифмическая разность температур; вычисляется плотность теплового потока в теплообменнике; вычисляется поверхность нагрева теплообменного аппарата, длину теплообменника и количество секций.

1) определить характер течения горячего и холодного теплоносителей в каналах теплообменника;

2) выбрать вид критериального уравнения для потоков;

3) оценить значения коэффициентов теплоотдачи для теплоносителей как от горячего к стенке, так и от стенки к холодному;

4) найти коэффициент теплопередачи для аппарата;

5) составить уравнение теплового баланса;

6) определить конечную температуру теплоносителей;

7) определить среднюю логарифмическую разность температур;

8) найти плотность теплового потока в теплообменнике;

9) найти поверхность нагрева теплообменного аппарата.

10) найти длину теплообменника и количество секций

Введение

рекуперативный теплообменный аппарат канал

В водоводяном теплообменнике типа «труба в трубе» определить поверхность нагрева, если греющая вода поступает с температурой t'1 и ее расход равен т1(или скорость равна щ1). Греющая вода движется по внутренней трубе с диаметрами d1 и d2. Коэффициент теплопроводности трубы лст.

Нагреваемая вода движется по кольцевому каналу между трубами и нагревается от температуры t'2 до t''2 . Внутренний диаметр внешней трубы равен D. Расход нагреваемой воды т2(или скорость течения равна щ1).

Потерями от теплообменника в окружающую среду пренебречь.

Физические свойства нагревающей и нагреваемой воды с1 и с2 (кг/м3), н1 и н22/с), л1 и л2 (Вт/мК) приведены в таблице. Направление потоков указаны символами >>(прямоток) и ><(противоток).

Таблица 1 - Исходные данные: вариант- 6

t1'

t2'

t2

d1

d2

D

m1

щ2

л1

л2

лст

??1

??2

н1

н2

98

17

41

36

39

54

1,0

0,8

0,674

0,62

70

973

995

0,374

0,777

Направление потоков

Расчет теплообменника

1. Характер течения определяется по критерию Рейнольдса

Re=щd/н

Для первого теплоносителя

Re11 d11

Определяем расход воды

G=m/с

G1=m1/ с1=1/973=0.001м3

Скорость потока

щ1=G/F

Для кольцевого сечения

F=р(D2-d12)4

щ1=G1/F1=0.001*4/ р(0.0542-0.0362)=0.78 м/с

Для кольцевого канала находим эквивалентный диаметр

dэ==D+d2

dэ=4(3.14*0.0542/4-3.14*0.0362/4)/3.14*(0.054-0.036)=0.093м

Re1=0.78*0.093/0.374*10-6=193957 >4000 поток турбулентный

Для второго теплоносителя

Re22 d22=0.8*0.039/0.777*106=40154 >4000, поток турбулентный

2. Выбор критериального уравнения

Для турбулентного режима (Re>104)

Nu=0.021Re0.8Prж0,43(Prж/Prст)0,25

где Pr=н/a, a=л/cс

Для жидкости

a1= л1/cс1=0.674/973*4190=1.65*10-7 м2

Prж11/a1=0,374*10-6/1,65*10-7=2,26

Для стенки

aст= лст/cс1=70/973*4190=1,71* 10-5 м2

Prст11/aст=0,374*10-6/1,71*10-5=0,02

Nu1=0.021*(193957 )0,8*2,260,43( 2,26/0,02)0,25=1651,5

Для кольцевого канала

Nu=0.017Re0.8Prж0,4(Prж/Prст)0,25(D/d2)0.18

Для жидкости

a2= л2/cс2=0.62/995*4190=1.49*10-7 м2

Prж12/a2=0,777*10-6/1,49*10-7=5.21

Для стенки

aст= лст/cс2=70/995*4190=1,68*10-5 м2

Prст22/aст=0,777*10-6/1,68*10-5=0,046

Nu2=0.017*40154 0,8*5,210,4( 5,21/0,046)0,25*(0,054/0,039)0,18=546,4

3. Определение Коэффициентов теплоотдачи

б= (Nu* л)/d

б1= (Nu1* л1)/d1 =(1651,5*0,674)/0,036=30919,75 Вт/(м2*К)

б2= (Nu2* л2)/d2=(546,4*0,62)/0,039=8686,35 Вт/(м2*К);

4. Нахождение коэффициента теплопередачи

k=

k==710,22

гдеб1 - коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке;

d1- диаметр внутренней трубы, м

лст - коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м*К)

б2 - коэффициент теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю

d2- диаметр наружной трубы, м

5. Уравнение теплового баланса

Q1=m1C1(t1'-t1'')=m2C2(t2''-t2')

C1=C2 т.к. обе жидкости - вода

m1(t1'-t1'')=m2(t2''-t2')

6. Определение конечной температуры

t1''=t1' - (t2''-t2')

m= с*G - массовый расход воды теплоносителя

G= щ*F - расход воды

G2= щ2*F2= щ2*р*d22/4=0.8*3.14*0.0392/4=9,55*10-4 м3

m2= с2*G2=995*9.55*10-4=0,95 кг/с

t1''=t1' - (t2''-t2')=98-0,95/1(41-17)=75,2 °С

7. Определение средней логарифмической разности температур

Для прямотока

==23,63

8. Вычисление плотности теплового потока в теплообменнике

Q=Kl(t2-t1)

т.к. величины имеют данную размерность F[м2], К[Вт/мК], то

m1C1(t1'-t1'')= Kl

l= m1C1(t1'-t1'')/ K=1 *4190(98-75,2)/710,22*23,63=5.7 м

9. Вычисление длины теплообменника и количества секций

Длина теплообменника

l=F/рd1=5.7/3.14*0.036=50.42 м

Количество секций

За длину секции примем lc= 1,708м

n=l/lc=50.42/1.575=32 секции

Литература

1. Теплотехника/ В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер - М: Высшая школа, 2008. - 671 с.

2. Лариков, Н.Н. Общая теплотехника/ Н.Н. Лариков. - М: литературы по строительству. 1966. - 446 с.

3. Теплотехника/ под ред. А.П. Баскакова, - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Определение внутреннего диаметра корпуса теплообменника. Температура насыщенного сухого водяного пара. График изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева. Вычисление площади поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи.

    контрольная работа [165,6 K], добавлен 29.03.2011

  • Расчет средней температуры воды, среднелогарифмического температурного напора из уравнения теплового баланса. Определение площади проходного и внутреннего сечения трубок для воды. Расчет коэффициента теплопередачи кожухотрубного теплообменного аппарата.

    курсовая работа [123,7 K], добавлен 21.12.2011

  • Конструкция и принцип работы подогревателя сетевой воды. Теплопередача при конденсации и движении жидкости по трубам. Оценка прочности крышки теплообменника. Тепловой, гидравлический и прочностной расчет параметров рекуперативного теплообменного аппарата.

    курсовая работа [186,8 K], добавлен 02.10.2015

  • Теплофизические свойства теплоносителей. Предварительное определение водного эквивалента поверхности нагрева и размеров аппарата. Конструктивные характеристики теплообменного аппарата. Определение средней разности температур и коэффициента теплопередачи.

    курсовая работа [413,5 K], добавлен 19.10.2015

  • Физические свойства теплоносителей. Расчет числа Нуссельта. Определение количества тепла, получаемого нагреваемой водой. Средний температурный напор. Графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности нагрева для прямотока и противотока.

    контрольная работа [199,6 K], добавлен 03.12.2012

  • Применение и классификация теплообменных аппаратов. Принцип работы кожухотрубного теплообменного аппарата. Необходимость проведения гидравлического, конструктивного и проверочного тепловых расчетов. Построение температурной диаграммы теплоносителей.

    курсовая работа [364,5 K], добавлен 23.11.2012

  • Термодинамические процессы с идеальными углеводородными смесями. Параметры газовой смеси, одинаковой для всех термодинамических процессов. Исходные данные для конструктивного теплового расчета теплообменного аппарата, выбор его типа, формы и размера.

    реферат [655,7 K], добавлен 24.11.2012

  • Общая характеристика теплообменных аппаратов и их применение в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Конструктивный, проверочный и гидравлический расчет теплообменного аппарата, построение температурной диаграммы.

    курсовая работа [663,7 K], добавлен 10.10.2011

  • Расчет тепловой нагрузки и теплового баланса аппарата. Определение температурного напора. Приближенная оценка коэффициентов теплоотдачи, теплопередачи и поверхности нагрева. Выбор кожухотрубчатого и пластинчатого теплообменника из стандартного ряда.

    курсовая работа [668,6 K], добавлен 28.04.2015

  • Моделирование статических нерасчетных режимов теплообменных аппаратов. Расчет статических характеристик ступени охлаждения. Моделирование движения реального рабочего вещества во вращающихся каналах. Расчет рекуперативного теплообменного аппарата.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 01.03.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.