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.

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: Pr_c=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:

Pr_c=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: