Классификация ТА по назначению и конструкции
Министерство науки и образования Российской Федерации
Саратовский государственный технический
Университет
Кафедра: промышленная теплоэнергетика
Расчетно-графическая работа
по курсу “ТЕПЛОМАССОБМЕН”
«РАСЧЕТ КОЖЕХОТРУБЧАТОГО ВОДОВОДЯНОГО
ТЕПЛООБМЕННИКА»
Выполнил:
студент группы ПТЭ-21
парапра. Ю.
Проверил:
апрапрЛп прА.
Cаратов 2011
ЗАДАНИЕ
Вариант 44
При заданном расходе и параметрах греющего и нагреваемого теплоносителей рассчитать кожухотрубчатый водоводяной теплообменник. По трубам движется вода, а в межтрубном пространстве движется конденсат. Среднее давление воды и конденсата в теплообменнике принять равным 0,5 МПа.
Выполнить тепловой, гидравлический и укрупненный технико-экономический расчет теплообменника. Схема движения теплоносителей и значения конструктивных характеристик теплообменника приведены ниже.
Схема движения: противоток.
- расход воды;
- температура воды на входе в теплообменник;
- температура воды на выходе из теплообменника;
- температура конденсата на входе в теплообменник;
- температура конденсата на выходе из
теплообменника;
- наружный диаметр трубок;
- толщина стенки трубки теплообменника;
- соответственно шаг между трубками и наружный
диаметр трубок.
- коэффицент полезного действия теплообменника
- коэффицент заполнения трубками корпуса
теплообменника
- среднее давление конденсата и воды
- скорость движения воды, протекающей внутри
трубок
РЕФЕРАТ
Расчетно-графическая работа содержит 22 страниц текста, 2 таблицы и 5 источников.
ТЕПЛООБМЕННИК, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАПОР, КОНДЕНСАТ,
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ, ПОВЕРХНОСТЬ ТЕПЛООБМЕНА, ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СОПРОТИВДЕНИЕ, МЕСТНЫЕ ПОТЕРИ, НАСОС, МОЩНОСТЬ, ЗАТРАТЫ, ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ.
Объект исследований: кожухотрубный водоводяной теплообменник.
В данной расчетно-графической работе выполнен тепловой и гидравлический расчеты кожухотрубчатого водоводяного теплообменника, а также расчет мощности водяного и конденсатного насосов. Расчет экономического эффекта выполнен по критерию – интегральный эффект за период 2 года.
CОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Задание
|
| Реферат
Содержание
|
| Введение
|
| Основная часть:
|
| 1. Тепловой расчет
|
| 2. Гидравлический расчет
3. Технико-экономический расчет
|
| Заключение
|
| Список литературы
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Теплопередача или теплообмен – учение о самопроизвольных необратимых процессах распространения теплоты в пространстве. Теплообменник – устройство, в котором теплота переходит от одной среды к другой. Чаще всего в теплообменниках осуществляется передача теплоты от одного теплоносителя к другому. Независимо от принципа действия теплообменники, применяющиеся в различных областях техники, имеют свои специальные названия. Эти названия определяются технологическим назначением и конструктивными особенностями. Однако с теплотехнической точки зрения все аппараты имеют одно назначение – передачу от одного теплоносителя другому теплоты. Это определяет общие положения, лежащие в основе теплового расчета.
Общие сведения о ТА
Кожухотрубные -теплообменники появились в начале XX века в сняли с потребностями тепловых станций в теплообменниках с большой поверхностью, таких, как конденсаторы и подогреватели питательной воды, работающие при относительно высоком давлении, Кожухотрубные теплообменники применяются в качестве конденсаторов и подогревателей, и п настоящее время конструкция их в результате специальных разработок с учетом опыта эксплуатации стала намного более совершен. В те же годы началось широкое промышленное применение кожухотрубных теплообменников в нефтяной промышленности. Для эксплуатации в тяжелых условиях потребовались нагреватели и охладители массы, испарители и конденсаторы для различных фракций сырой нефти и сопутствующих органических жидкостей. Теплообменникам часто приходилось работать с загрязненными жидкостями при высоких температурах и давлениях, и поэтому их необходимо было конструировать так, чтобы обеспечивалась легкость ремонта и счистки.
С годами кожухотрубные теплообменники стали наиболее широко применяемым типом аппаратов. Это обусловлено прежде всего надежностью конструкции, большим набором вариантов исполнения для различных условий эксплуатации
Тип кожуха. Основным типом кожуха является класс Е с иходным и выходным патрубками на противоположных концах для одного хода теплоносителя. Метод, изложенный здесь, без всяких оговорок применим только к этому классу кожухов
Класс J — кожух с так называемым разделенным потоком, с одним входным и двумя выходными патрубками (поток в этом случае делится пополам]. Потери давления для этого класса кожухов составляют примерно 1/8 низких потерь давления для кожуха класса Е- Используется в основном в условиях низких перепадов давления, например п газовых охладителях.
Класс G — кожух с расщепленным потоком и с продольной перегородкой. Потери давления для такого кожуха примерно такие же, как и для кожуха класса Е, но тепловая эффективность выше. В основном используется для испарителей, но иногда может применяться и для однофазных потоков.
Класс X — кожух, в котором используется чисто поперечное обтекание пучков труб теплоносителем и отсутствуют перегородки. Для кожухов этого класса характерны предельно низкие потери давления. Используется для газов и конденсирующихся паров при низком давлении.
Класс F — кожух, в котором осушествлена двухходовая схема движения теплоносителя благодаря наличию продольной перегородки. Используется для замены двух последовательных секций при малой разности температур теплоносителей или невысокой скорости потока в межтрубном пространстве, когда применение кожухов класса Е исключено. Перепад давления приблизительно в 8 раз выше, чем для кожухов класса Е, но это обычно вполне приемлемо по указанным выше соображениям. Вследствие возможных перетечек через продольную перегородку промышленное применение кожухов класса Р весьма ограничено.
Классификация ТА по назначению и конструкции
По назначению
Теплообменники Т
Охладители X
Конденсаторы К
Испарители И
По конструкции
С неподвижными трубными решетками Н
С температурным компенсатором на кожухе К
С плавающей головкой (узел подвижной трубной доски
с крышкой и сборе) П
С U образными трубками У
ТА типов П и У применяют при значительной разности температур стенок кожуха и труб, а также в случае необходимости механической чистки трубного пучка снаружи.
Элементы конструкции стандартных ТА существенно зависят от диаметра кожуха.
Рис.1-Кожухотрубчатые теплообменные аппараты:
а — ТН- теплообменники с неподвижными решетками, с жестким кожухом в жестко закрепленный и трубными решетками; б — ТК- теплообменники с температурным компенсатором на кожухе с жестко закрепленными трубными решетками; а — ТП- теплообменники с плавающей головной с жестким кожухом и одной жестко закрепленной трубной решеткой; г — ТУ- теплообменники с U-образными теплообменным трубами с жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой.
В данном случае мы имеем теплообменник с латунными трубками, расположенными по вершинам равностороннего треугольника (рис.2):
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ:
Тепловой расчет.
1.1 Средняя температура теплоносителей:
и
1.2 Находим физические параметры воды и конденсата по средней температуре, [ 3 ], табл. № 5:
Наименование и обозначение величины
| Размерность
| Вода
( =116.5 )
| Конденсат
( = )
| 1. Теплоемкость, сp
|
| 4.235
| 4.268
| 2. Плотность, p
|
|
| 934.28
| 3. Коэффициент теплопроводности, λ
|
| 68.54*10-2
| 68.56*10-2
| 4. Коэффициент кинематической вязкости, υ
|
| 0.265*10-6
| 0.223*10-6
| 5. Число Прандтля, Pr
| _______
| 1,52
| 1.3
|
1.3 Тепловая мощность теплообменника:
1.4 Массовый расход конденсата:
,
1.5 Число трубок одного хода воды:
,
1.6 Внутренний диаметр корпуса теплообменника:
S – шаг между трубками,
z – число ходов воды в
теплообменнике,
ψ – коэффициент заполнения,
трубками корпуса теплообменника.
Округлим по ГОСТу до стандартного значения (методические указания, стр. 10): до 1200 мм.
1.7 Определяем по найденному уточненному диаметру корпуса – уточненное число труб одного хода:
,
где: , - толщина стенки корпуса
1.8 Уточненная площадь проходного сечения одного хода
воды:
,
=0,165 м2
1.9 Уточненная скорость воды:
,
=1.59
1.10 Площадь проходного сечения конденсата :
,
=0.624
1.11 Уточненная скорость конденсата:
,
=0.265
1.12 Коэффициент теплоотдачи со стороны воды:
1.12.1 Число Рейнольдса:
=126000
2300<Re – следовательно со стороны воды турбулентный режим движения
1.12.2 Число Нуссельта:
=128 , отсюда: Prc=1.382
Для турбулентного режима:
=309.77
1.12.3 Коэффициент теплоотдачи воды:
,
= 10110.3
1.13 Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсата:
1.13.1 Число Рейнольдса:
,
где: = =0,097
а = =6785.54 мм
=110321.89
2300<R – следовательно со стороны воды турбулентный режим движения
1.13.2 Число Нуссельта:
Prc=1.382;
Для турбулентного режима:
=250.45
1.13.3 Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсата:
,
= 1770.2
1.14 Определим коэффициент теплопередачи теплообменного
аппарата:
,
Где: -термическое сопротивление отложений на
поверхности трубок со стороны воды [1],таблица № 3;
-термическое сопротивление отложений на стенках труб со стороны конденсата;
- коэффициент теплопроводности для стали
1.15 Определим средний температурный напор:
Схема движения – противоток.
t
, отсюда
следует, что определяется следующим образом:
1.16 Определим поверхность теплообменного аппарата:
1.17 Определим протяженность труб в теплообменном аппарате:
1.18 Определим число секций в теплообменнике:
Гидравлический расчет.
вода конденсат
2.1
вых.конд-та Вых.воды
2.2 Определим гидравлическое сопротивление со стороны воды:
2.2.1 Сопротивление трения
где: -коэффициент сопротивления трения движущегося потока
воды о стенки труб, см [1]
2.2.2 Местные сопротивления:
,
где:
, и - находятся по метод. указаниям [1], табл.4
, [Па]
2.2.3 Суммарное гидравлическое сопротивление со стороны воды:
, [Па]
2.3 Гидравлическое сопротивление со стороны конденсата:
2.3.1 Сопротивление трения:
, [Па]
2.3.2 Местные сопротивления:
, [Па]
где:
, и - находятся по метод. указаниям [1], табл.4
2.3.3 Суммарное гидравлическое сопротивление со стороны
конденсата:
, ,
2.4 Расчет мощности насоса:
2.4.1 Мощность насоса для прокачки воды:
,
где: - КПД насоса воды, примем его 0.9
2.4.2 Мощность насоса для прокачки конденсата:
,
где : - КПД насоса конденсата, принимаем его 0.8
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|