Расчет теплообменного аппарата
Общая характеристика теплообменных аппаратов и их применение в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Конструктивный, проверочный и гидравлический расчет теплообменного аппарата, построение температурной диаграммы.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.10.2011 |
| Размер файла | 663,7 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://www.allbest.ru/
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ и ГАЗА им. И.М. Губкина
ФАКУЛЬТЕТ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
КАФЕДРА ТЕРМОДИНАМИКИ И ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Курсовая работа по теплотехнике
«Тепловой и гидравлический расчет теплообменного аппарата»
Задание №2
Научный руководитель,
доцент И. И. Иванов
Выполнил,
студент группы ХХ-08-1 П.П. Петров
Москва
2010
Оглавление
- Введение 3
- Конструктивный тепловой расчет 6
- Проверочный тепловой расчет 11
- Гидравлический расчет теплообменного аппарата 12
- Графическая часть 13
- Список использованной литературы: 15
Введение
Теплообменными аппаратами (ТА) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплообменные аппараты широко применяются в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности.
Все теплообменные аппараты по способу передачи теплоты могут быть разделены на две большие группы: поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах теплоносители отделены друг от друга твердой стенкой (такие аппараты называются рекуперативными), либо поочередно контактируют с одной и той же стенкой (такие аппараты называются регенеративными).
Рекуперативные теплообменные аппараты можно, в свою очередь, классифицировать:
1. По взаимному направлению потоков теплоносителей:
- прямоточные (прямоток), когда оба теплоносителя движутся параллельно в одном направлении;
- противоточные (противоток), когда оба теплоносителя движутся в противоположных направлениях;
- с перекрестным током - теплоносители движутся во взаимно перпендикулярных направлениях, однократно или многократно;
- с более сложными схемами различного сочетания прямотока, противотока и перекрестного тока.
2. По роду теплоносителей:
- аппараты, в которых оба теплоносителя не меняют своего агрегатного состояния (газо-газовые, жидко-жидкостные, газожидкостные);
- аппараты, в которых изменяется агрегатное состояние одного теплоносителя, - конденсаторы (горячего теплоносителя), парогенераторы, испарители (холодного теплоносителя);
- аппараты, в которых изменяются агрегатные состояния обоих теплоносителей (конденсаторы - испарители).
3. По конструктивному оформлению:
- трубчатые;
- трубчато-ребристные;
- пластинчатые;
- пластинчато-ребристые;
- трубчато-пластинчатые.
Наиболее распространенной конструкцией являются трубчатые аппараты. Поверхность теплообмена таких аппаратов состоит из одной или нескольких труб. Простейший теплообменник - типа «труба в трубе» - состоит всего из одной трубы, которая внутри омывается одним теплоносителем, а снаружи - другим, который протекает в кольцевом пространстве между теплообменной трубой и кожухом. Если теплообменник состоит из нескольких труб, то они собираются в трубный пучок с помощью трубных досок. Трубы с трубными досками заключены в кожух.
В инженерной практике при выборе теплообменного аппарата необходимо провести конструктивный и проверочный тепловые расчеты, а также гидравлический расчет теплообменных аппаратов.
Конструктивный тепловой расчет проводится для того, чтобы выбрать теплообменный аппарат при их серийном производстве на заводах или спроектировать новый аппарат. В результате конструктивного расчета выбирается тип аппарата, его конструкция, схема течения теплоносителей, материал для изготовления отдельных элементов и определяется размер и масса теплообменного аппарата.
Проверочный тепловой расчет проводится с целью определить мощность теплообменного аппарата и конечные температуры теплоносителей, омывающих поверхность нагрева теплообменного аппарата, конструкция и площадь поверхности нагрева которого известны. Проверочный расчет обычно выполняется тогда, когда необходимо выяснить возможность использования уже установленного или проектируемого теплообменного аппарата в условиях, отличных от расчетных.
Гидравлический расчет теплообменного аппарата необходим для определения перепадов давлений теплоносителей и мощностей насосов и компрессоров, перекачивающих теплоносители.
Конструктивный тепловой расчет
Теплофизические свойства горячего теплоносителя:
Определим мощность ТА:
Q=3?2100?40?0,95=239400 Вт
Определяем температуру выхода холодного теплоносителя, методом итерации:
, где при t = 5?
tх,вых1 = 5+239400/(5?4203) = 16,39 ?
tx,m=(16,39+5)/2=10,69 ?
tх,вых2 = 5+239400/(5?4191) = 16,42 ?
| tх,вых2 - tх,вых1 | < 0,15 => tх,вых=16,42?
Теплофизические свойства холодного теплоносителя:
Средняя разность температур между теплоносителями:
Предварительные площади проходных сечений:
Предварительно выбираем по каталогу ТА:
ТТ108/159-16/16
Теплообменная труба dн?дd, мм = 108?5
Кожуховая труба Dн?дD, мм = 159?5
Номинальная площадь проходных сечении, см2:
внутри теплообменной трубы - 75;
в кольцевом пространстве - 83
Номинальная наружная поверхность теплообмена, м2, при длине кожуховой трубы l, м:
|
l, м |
4,5 |
6,0 |
9,0 |
|
|
F, м2 |
6,1 |
8,2 |
12,2 |
Скорость горячего теплоносителя в трубе:
Число Рейнольдса
Режим течения турбулентный.
Используя метод итерации, при котором выполняется условие | tc(n+1) - tc(n)|<0,15, найдем бг и бх.
Скорость холодного теплоносителя в кольцевом пространстве:
Число Рейнольдса
Режим течения турбулентный.
| tc(2) - tc(1)|=| 16,09-35,35| > 0,15 => Находим бг и бх при tc(2).
Prг,с(2)=65
Prх,с(2)=8,23
| tc(3) - tc(2)|=| 16,38-16,09| > 0,15 => Находим бг и бх при tc(3).
Prг,с(3)=64
Prх,с(3)=8,21
| tc(4) - tc(3)|=| 16,37-16,38| < 0,15 =>
Коэффициент теплопередачи от горячего к холодному теплоносителю:
где Rз.тр и Rз.мтр - термические сопротивления загрязнений на внутренней и наружной поверхности теплообменных труб .
Rз.тр = 4?10-4 м2?К/Вт
Rз.мтр = 5,8?10-4 м2?К/Вт
Необходимая площадь поверхности теплообмена:
Fст=12,2 м2
L=9 м
n=2 (количество теплообменников).
Проверочный тепловой расчет
Определим действительную тепловую мощность выбранного ТА.
где Wm - приведенный водяной эквивалент, Fст - площадь поверхности теплообмена выбранного стандартного теплообменного аппарата; k - коэффициент теплопередачи.
Действительные конечные температуры выхода горячего и холодного теплоносителей:
Гидравлический расчет теплообменного аппарата
Падение давления теплоносителя в трубном пространстве ТА:
Падение давления теплоносителя в межтрубном пространстве ТА:
Мощности, необходимые для перекачки теплоносителей через трубное и межтрубное пространство:
Эффективные мощности привода насосов, необходимые для перекачки теплоносителей через трубное и межтрубное пространство:
Графическая часть
Температурная диаграмма теплоносителей для выбранного теплообменного аппарата
теплообменный аппарат температурный расчет
Список использованной литературы
1. Калинин А. Ф. Расчёт и выбор конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата. - М., РГУНГ им. И.М. Губкина, 2002. - 82 с.
2. Трошин А.К. Теплоносители тепло- и массообменных аппаратов и их теплофизические свойства. - М., МИНГ, 1984. - 94 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
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 23.11.2012Классификация теплообменных аппаратов. Конструктивный тепловой расчет. Предварительный выбор теплообменного аппарата по каталогу, действительные температуры теплоносителей. Шестиходовой кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками.
курсовая работа [873,5 K], добавлен 11.03.2013Теплофизические 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 19.10.2015Применение теплообменных аппаратов, принцип их действия. Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками, линзовым компенсатором на кожухе, плавающей головкой и U-образными трубами. Конструктивный и проверочный тепловой расчет аппарата.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 22.08.2015Классификация теплообменных аппаратов (ТОА), требования к ним. Выбор схемы движения теплоносителей при расчете устройства, определение их теплофизических свойств. Коэффициент теплоотдачи в ТОА, уточнение температуры стенки и конструктивный расчет.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.11.2013Конструкция 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 02.10.2015Термодинамические 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 24.11.2012Расчет 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 21.12.2011Определение 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.
практическая работа [514,4 K], добавлен 15.03.2013Конструктивный, тепловой, гидравлический и аэродинамический расчеты змеевикового экономайзера парового котла для подогрева питательной воды. Определение гидравлического сопротивления элементов теплообменного аппарата, изменения энтальпии теплоносителя.
курсовая работа [145,8 K], добавлен 16.03.2012
