Проектирование и оценка эффективности кожухотрубчатых нагревателей-охладителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование и оценка эффективности кожухотрубчатых нагревателей-охладителей

Реферат

В данной работе разработан маслоохладитель турбинной установки.

Маслоохладители применяются в пара- и газотурбинных установках для охлаждения подшипников, редукторов, генераторов и для системы регулирования.

В связи с относительно небольшой производительностью и большим применением масла в турбинной установке, на каждый турбогенератор устанавливается 2 - 6 маслоохладителей в зависимости от мощности.

Содержание

Введение

Общие положения

1. Тепловой проектно-поверочный расчёт кожухотрубчатых нагревателей-охладителей ТППоРКНО - 2010

2. Оптимизация кожухотрубчатых маслоохладителей

3. Конструкторский расчёт характеристик кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

4. Экономический расчёт кожухотрубчатых теплообменников

5. Паспорт расчета

Введение

Смазочные масла, нагретые в исполнительных механизмах, охлаждаются в специальных теплообменных аппаратах - маслоохладителях.

По конструктивным признакам теплообменные аппараты для вязких жидкостей можно подразделить на кожухотрубные (гладкотрубные, ребристотрубные, с овальными трубками,с турбулизаторами), пластинчатые и специальные (спиральные, змеевиковые).

Наиболее широкое применение в отечественной промышленности имеют аппараты кожухотрубные. Большая потребность в охладителях и подогревателях вязких жидкостей и разнообразие требований, предъявляемых к ним по характеристикам и конструктивным особенностям, приводит к необходимости увеличения работ по их проектированию и изготовлению.

К конструкциям маслоохладителей предъявляются следующие основные требования: вода не должна попадать в масло. Обычно для обеспечения плотности вальцовочных соединений их пропаивают. Опасность попадания масла в воду является одной из причин, в виду которой для охлаждения масла избегают применять основной конденсат турбины, а используют циркуляционную воду, хотя из-за этого не только теряется тепло масла, но и расходуется циркуляционная вода.

На каждый турбоагрегат в зависимости от его мощности устанавливается 2 - 6 маслоохладителей с таким расчетом, чтобы иметь возможность последовательно отключать один из них для чистки при полной нагрузке турбины и температуре охлаждения воды до 30?.

Общие положения

Конструкция маслоохладителя представляет кожухотрубный аппарат,

обеспечивающий поперечное обтекание охлаждающих трубок маслом, при этом поперечный поток масла относительно трубок обеспечивается применением не перекрывающих поперечных перегородок кольцевого типа в корпусе аппарата.

Аппарат (рис.1.1) состоит из трубного пучка 1, образованного латунными трубками, которые закреплены в трубных решетках 2 и 3, изготовленных из углеродистой стали. Нижняя трубная решетка 3 жестко закреплена между фланцами водяной камеры 4 и корпуса 5 аппарата. Верхняя трубная решетка 2 закрыта сверху крышкой 6 и может свободно перемещаться относительно корпуса, в результате чего трубный пучок и корпус разгружены от термических напряжений. Маслоохладители такого типа выполняют двух- или четырехходовым и по воде. В двухходовых аппаратах нижняя водяная камера 4 имеет вертикальную перегородку 7. Вода, поступающая в камеру, проходит внутри трубок по половине трубного пучка вверх, а затем возвращается вниз по второй половине трубного пучка и выходит из аппарата.

В межтрубном пространстве установлены перегородки типа “ диск” 8 и “кольцо” 9, позволяющие обеспечить поперечное обтекание трубного пучка и тем самым повысить коэффициент теплоотдачи от масла к наружной поверхности труб.



Рис. 1.1

1. Тепловой проектно-поверочный расчёт кожухотрубчатых нагревателей-охладителей ТППоРКНО - 2010

Размещено на http://www.allbest.ru/

Блок-схема теплового проектно-поверочного расчета теплообменника. Шифр БС-ТППоРКНО

Приложение к БС-ТППоРКНО

Б1. Требуемое значение теплового потока в теплообменнике

Qтот=Gмcмзпм|tмн - tмк|=20*1979*1(60-50)=3.957*105 Вт

Б2. Расход теплоносителя в трубах

Gт = Qтот/cтзпт|tтн - tтк|=3,957*105/1476*1(50-20)=3,159 кг/с

Б3. Блок-схема теплового проектного расчета. Шифр БС-ТПР.

Б 4, Б8. Проверка: вариант теплообменника реален (условие Пнв=0)?

Б5.При расчете (пересчете) конечных температур теплоносителя принимается число аппаратов в ряду комплекса nр и поверхность теплообменника Fто равными условному числу аппаратов в ряду nро и, соответственно, условной поверхности теплообменника Fтоо при учёте округления числа аппаратов в ряду, но без учета заданного коэффициента запаса.

Б6.Блок-схема расчета конечных температур. Шифр БС-КТ.

Б7. Принимаются теплоносителей и тепловая нагрузка при учете округления tоко=tокут, tвко=tвкут, Qтоо = Qтоут.

Б9. Блок-схема формирования показателя тепловой эффективности теплообменника. Шифр БС-ПТЭТ.

Б10. Подобрать более подходящие исходные данные и повторить расчёт.

Исходные данные к БС-ТР:

nро, Fтоо - из БС- Fтозо, Пнв - из разных блок-схем, tокут, tвкут, Qтоут - из БС-КТ

Результаты расчета: tокo, tвкo, Qтоo

Размещено на http://www.allbest.ru/

Блок-схема теплового проектного расчета теплообменника. Шифр БС-ТПР

Приложение к БС-ТПР

Б1. Блок-схема теплового расчета в сечении теплообменного аппарата. Шифр БС-ТРсеч.

Б2. Проверка наличия признака нереальности варианта Пнв.

Б3. Блок-схема расчета поверхности теплообменника.

Шифр БС-Fто

Исходные данные: Пнв - из разных блок-схем

Блок-схема теплового расчета в сечении теплообменного аппарата. Шифр БС-Трсеч

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-ТРсеч

Б1. Блок-схема расчета скорости теплоносителя в трубах. Шифр БС-wт.

Б2. Проверка: скорость теплоносителя в трубах меньше максимально допустимой (условие wт<wт макс)?

Б3. Блок-схема расчета скорости теплоносителя между трубами. Шифр БС-Wм.

Б4. Проверка: скорость теплоносителя между трубами меньше максимально допустимой

Б5. Блок-схема расчета коэффициента теплопередачи. Шифр БС-k.

Б6, Б7. Формирование значений признаков нереальности варианта Пнв.

Исходные данные:wт макс, wм макс - из Т5П

Результаты расчета: Пнв

Блок-схема расчета скорости в трубах. Шифр БС-wт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС- wт.

Б1. Расход теплоносителя в трубах

GTU = GT/UТ=3,159/5=0.632[кг/с]

Б2. Скорость теплоносителя в трубах

[м/с]

Здесь коэффициент 0,7854= р /4

Исходные данные: Gм- из Т1П, Gт- из БС-ТППоРКНО, ст - из Т2П, Uт, М, dв, nтп - из Т6П.

Результаты расчета: wт

Блок-схема расчета скоростей wм. Шифр БС-wм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-wм.

Б1. Расход теплоносителя между трубами

GМU = GМ/UМ=20/5=4[кг/с]

Б2. Проверка: перегородки между трубами отсутствуют (условие Птп = 0)?

Б3. Площадь свободного сечения сегментной перегородки [м?] при продольном обтекании пучка снаружи труб

Б4. Площадь свободного сечения между перегородками при поперечном обтекании пучка труб

fпоп = Dв Sп(Sт - dн)/Sт=0,8*0,375(0,021-0,016)/0,021=0,0714[м?],

где

расстояние между перегородками [м]

Sп = lп/(nпА+1)=1,5/(3+1)=0,375,

а число перегородок в аппарате

nпа = › lп nп1 ‹=1,5*2=3,

причём › lп nп1 ‹ - ближайшее меньшее целое число

Б5. Площадь межтрубного эффективного сечения

0,0658[м?]

Б6. Площадь поперечного сечения межтрубной зоны (без площади, занимаемой трубами) при продольном обтекании пучка [м?]

fM = 0,785(Dв2 - nтпdн2)

Б7. Скорость теплоносителя между трубами

wм = GMU/(сMfM)=4/(855,946*0,0658)=0,071[м/с]

Исходные данные: Gм - из Т1П; см - из Т3П; Птп - из Т4П; Sт, Uм, Dв, dн, Щ, nтп, lА, nп1 - из БС-ННП или БС-ИНП. Результаты расчета: wм, fпрод, fпоп

Блок-схема расчета коэффициента теплопередачи. Шифр БС-k

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-k.

Б1. Предварительные значения коэффициентов теплоотдачи в трубной и межтрубной зонах, соответственно

бтпр=400 [Вт/м? °С], бмпр=230 [Вт/м? °С].

Б2. Предварительное значение коэффициента теплопередачи

[Вт/м? °С]

Б3. Средняя температура трубной зоны

tт = (tтн+ tтк)/2=(50+20)/2=35[° C]

Б4. Средняя температура между трубами

tм = (tмн+ tмк)/2=(60+50)/2=55[° C]

Б5. Температура стенки трубы со стороны трубной зоны

[° C]

Б6.Температура стенки трубы в межтрубной зоне

[° C]

Б7. Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи в трубах. Шифр БС-бт.

Б8. Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи между трубами. Шифр БС-бм.

Б9. Блок-схема расчета термического сопротивления отложений в трубах. Шифр БС-Rот.

Б10. Блок-схема расчета термического сопротивления отложений между трубами. Шифр БС-Rом.

Б11. Коэффициент теплопередачи

[Вт/м?°С]

Б12. Погрешность итераций при расчете коэффициентов теплоотдачи в трубах и между трубами

ебт = |бт - бтпр|/бт=(426.8-426.5)/426.8=0,007,

ебм = |бм - бмпр|/бм=(272.12-272.3)/272.12=0,00066

Б13. Погрешность итераций при расчете коэффициента теплопередачи

еk = |k - kпр|/k=(152.1-150.9)/152.1=0,0079

Б14, 15. Проверки: превышают ли ебт, ебм и k допустимую относительную погрешность итераций еб при расчете теплопередачи.

Б15. Уточнение предварительных значений бт и бм

Исходные данные:tтн, tтк, tмн, tмк - из Т1П; лст, dн и dв - Т6П; еб - из Т5П; kk, kбт, kбм - из Т7П.

Результаты расчета: k, бт, бм, ебт, ебм.

Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи в трубах при нагреве-охлаждении без изменения агрегатного состояния теплоносителя. Шифр БС-бт

Приложение к БС-бт.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Б1-4. Блоки переадресации, присвоения значений величин tт, dв, wт, tтст.

Б5-9. Значения свойств теплоносителя в трубах

нт=7.323*10-7 Вт/м*К,

с т=4176 Дж/кг*К,

ст=993,848 кг/м3,

вт=3.54*10-4 1/град,

лт= 0,626 м2/с

определяются интерполяцией данных таблицы Т2П при средней температуре теплоносителя в трубах tт, рассчитанной по формуле из Б2 БС-k. Здесь же проводится переадресация, присвоение значений величин нт, ст, ст, вт, лт.

Величины

нтст=5.9*10-7 Вт/м*К,

стст=4174 Дж/кг*К,

стст=989.35 кг/м3,

лтст=0,639 м2/с

определяются интерполяцией данных таблицы Т2П для теплоносителя в трубах при температуре стенки tтст, рассчитанной в Б4 БС-k. Здесь же проводится переадресация, присвоение значений величин нтст, стст, стст, лтст.

Б10. Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи при продольном течении в канале. Шифр БС-бпрод.

Б11. Присвоение значения бпрод коэффициенту теплоотдачи бт в трубах [Вт/м? К].

Исходные данные:ст, нт, лт ст, вт, стст, нтст, лтст стст-из Т2П; tт, tтст - из БС-k; dв - из Т6П; wт - из БС-wт.

Результаты расчета: бт

Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи при продольном течении в канале.Шифр БС-бпрод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - бпрод

Б1. Число Рейнольдса

Re = wd/н=0,03*0,013/7.323*10-7 =532.8 - ламинарный режим

Б2. Число Прандтля теплоносителя в канале при температуре t в ядре потока

Pr = нcс/л=7.323*10-7*4176*993,848/0,626=4,852

Число Прандтля теплоносителя в канале при температуре tст стенки

Prст = нстcстсст/лст=5.9*10-7*989.4*1474/0,637=3.8

Б5. Число Грасгофа

Gr = 9,81d3в|t-tст|/н2=9,81*0,0133*3.54*10-4(43,08-35)/ (7.323*10-7)2=114770

Б7. Число Нуссельта при ламинарном режиме

Nu = 0,17Re0,33Pr0,43Gr0,1(Pr/Prст)0,25 =8.86

Б9. Коэффициент теплоотдачи при продольном течении в канале [Вт/м? К]

Исходные данные: w, d, с, н, л с, в, сст, нст, лст, сст, вст, t, t ст - из Б1-Б9 БС-бт либо из Б1-Б8 БС-бм. Результаты расчета: бпрод

Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи между трубами при нагреве-охлаждении без изменения агрегатного состояния теплоносителя.

Шифр БС-бм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - бм.

Б1-3. Блоки переадресации, присвоения значений величин tм, wм, tмст.

Б4 - 8. Значения свойств теплоносителя между трубами нм, с м, см, вм, лм определяются интерполяцией данных таблицы Т3П при средней температуре теплоносителя между трубами tм, рассчитанной по формуле из Б3 БС-k. Здесь же проводится переадресация, присвоение значений величин

нм= 1,8*10-5 Вт/м*К,

с м=1979 Дж/кг*К,

см=855,496 кг/м3,

вм=8,91*10-41/град,

лм=0,127 м2/с

Величины

нмст=3,014*10-5 Вт/м*К,

смст=1951 Дж/кг*К,

смст=863,06 кг/м3,

лмст= 0,12767м2/с

определяются интерполяцией данных таблицы Т3П для теплоносителя между трубами при температуре стенки tмст, рассчитанной в Б5 БС-k. Здесь же проводится переадресация, присвоение значений величин нмст, смст, смст, лмст.

Б9. Проверка: между трубами нет поперечных перегородок, то есть имеет место продольное обтекание пучка снаружи труб (Птп = 0)? Птп = 1

Б10. Эквивалентный диаметр межтрубной зоны при продольном обтекании пучка труб[м]

Здесь же проводится переадресация, присвоение значения величины dэкв.

Б11. Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи при продольном течении в канале. Шифр БС-бпрод.

Б12. Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи между трубами при поперечном обтекании пучка бмп1 для случая нагрева или охлаждения теплоносителя без изменения его агрегатного состояния. Шифр БС- бмп1.

Б13. Присвоение значения бпрод коэффициенту теплоотдачи бм между трубами [Вт/м? К].

Б14. Присвоение значения бмп коэффициенту теплоотдачи бм между трубами [Вт/м? К].

Исходные данные: нм, см, см, вм, лм, нмст, смст, смст, лмст - из Т3П; tт, tт ст - из БС-k; Dв, dн, nтп - из Т6П; wм - из Б7 БС-wм.

Результаты расчета: бм

Блок-схема расчета коэффициента теплоотдачи между трубами при поперечном обтекании пучка бмп1 для случая нагрева или охлаждения теплоносителя без изменения его агрегатного состояния. Шифр БС- бмп1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-бмп1.

Б1. Число Рейнольдса

Б2. Число Прандтля теплоносителя в канале при температуре t в ядре потока

Б3. Число Прандтля теплоносителя в канале при температуре tст стенки



Б4. Угол атаки

Ша = arctg[(2Щ - 1)Dв/Sп]= arctg[(2*0,75 - 1)0,8/0,375]=46,8

поправка на угол атаки

еШа =0,01Ша+0,34=0,01*46,85+0,34=0,81.

Б5. Проверка: пучок шахматный (Прп=0)?

Б6. Поправка на первый и второй ряды труб для шахматного пучка

еl = 1 -0,65/ nтп - 0,41/v nтп

Б7. Поправка на первый и второй ряды труб для коридорного пучка

еl = 1 -0,35 nтп - 0,285/v nтп

Б8. Число Нуссельта для расчёта теплоотдачи при поперечном обтекании шахматных Прп=0 и коридорных Прп=1 пучков труб, расположенных по равностороннему треугольнику Пртп=0 и квадрату Пртп=1,

Nu = a Reb Prc (Pr/Prст)0,25= 0,6* 63,110,5 240,080,36 (240,08/397.52)0,25=34.3,

где коэффициенты a, b и c обобщенного критериального уравнения находится выборкой из приведенной ниже таблицы при известных Прп, Пртп и Re

Расположение пучка, Прп	Re	Пртп	a	b	c
Шахматное, Прп=0	<103	0 и 1	0,6	0,5	0,36
	1032•105	1	0,4	0,6	0,36
		0	0,36	0,6	0,36
	?2•105	1	0,036	0,8	0,4
		0	0,032	0,8	0,4
Коридорное, Прп=1	<103	0 и 1	0,52	0,5	0,36
	1032•105	0 и 1	0,27	0.63	0,36
	?2•105	0 и 1	0,033	0,84	0,36

Б9. Коэффициент теплоотдачи между трубами [Вт/м?К]

Исходные данные: w, с, н, л с, в, сст, нст, лст, сст, вст, tт, tт ст - из БС-бм; nтп,

Sп - из Б4 БС-wм; dн, Щ, Dв, nтп - из Т6П.

Результаты расчета: бпрод

	1	2	3
бт	400	426.5	426.8
бм	230	272.3	272.12
k	134.49	150.9	152.1
tтcт	43.27	43.08	43.06
tмст	43.31	43.12	43.16
Rет	532.8	532.8	532.8
Prт	4,852	4,852	4,852
Prтст	3.8	3,79	3.79
Nuт	8.86	8.86	8.86
Rем	63.11	63.11	63.11
Prм	240.08	240,08	240,08
Prмст	399.07	397.52	397.52
Nuм	30.196	34.3	34.3
ебт	0.077	0,0007	0,0007
ебм	0,04	0,00066	0,00066
еk	0.052	0,0079	0,0079

Блок-схема расчета фактической поверхности теплообменника.

Шифр БС-Fто

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-Fто

Б1. Блок-схема расчета поверхности теплообменника требуемой (теоретической) БС-Fтот

Б2. Блок-схема расчета поверхности теплообменника фактической, с учетом запаса поверхности и округления БС-Fтозо

Блок-схема расчета теоретического числа аппаратов в теплообменнике и теоретической площади теплопередающей поверхности теплообменника. Шифр БС - Fтот

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - Fтот

Б1. Сравнение начальных температур в трубного и межтрубного теплоносителей.

Б2. Присвоение значений параметров трубного и межтрубного теплоносителей теплоотдающей и тепловоспринимающей средам:

tон = tтн, tвн = tмн,

tок = tтк, tвк = tмк,

зпо = зптзпв = зпм

Gоэ = Gтu,Gвэ = Gмu,

со = ст, св = см,

Uo=Uт, Uв=Uм,

Про = Прт, Прв = Прм

Б3. Присвоение значений параметров трубного и межтрубного теплоносителей теплоотдающей и тепловоспринимающей средам:

tон = tмн=60, tвн = tтн=20,

tок = tмк=50, tвк = tтк=50

зпо = зпм=1 зпв = зпт=1

Gоэ = Gмu=4кг/с, Gвэ = Gтu=0.632 кг/с,

со = см=1979 Дж/кг*К, св = ст=1476 Дж/кг*К,

Uo=Uм=5, Uв=Uт=5,

Про = Прм=1, Прв = Прт=0

Б4. Индекс противоточности элемента рэ определяется выборкой из таблицы Приложений Т4Пр в зависимости от М и Ппэ

рэ=0,496

Б5. Блок-схема расчёта функции эффективности элемента БС-Фээ

Б6. Формирование значения функции водяных эквивалентов ряда элементов Ар

Б7. Теоретическое значение функции тепловой эффективности комплекса.

Б8. Блок-схема расчета числа аппаратов в ряду комплексов типа 00000, 00010, 00100, 00110, 01000, 01010, шифр БС -nрт-0;1

Б9. Проверка реальности рассчитанной поверхности ряда элементов (условие Пнв=0)

Б10. Формирование значения теоретического числа аппаратов в ряду nрт

Б11. Теоретическое число аппаратов в теплообменнике

nтот =npтU=0.757*5=3.785 [шт]

где U - бoльшее из чисел Uo, Uв

Б12. Теоретическая площадь теплопередающей поверхности теплообменника

Fтот = Fanтот=71.89*3.785=272.1 [м?]

Исходные данные:

tтн, tтк, tмн, tмк, зпт, зпм - из Т1П; ст - из Т2П; см - из Т3П; Gтu- из БС-w т;

Gмu- из БС-w м; М, Uт, Uм, Fa - из Т6П; Аэ- из БС- Фээ; Пнв- из разных блок-схем

Результаты расчета: Gоэ, Gвэ, tон, tок, tвн, tвк, зпо, зпв, Uо, Uв, U,Ар, Фэк, nрт, nтот, рэ, Fтот

Блок-схема расчета функции эффективности элемента. Шифр БС - Фээ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - Фээ

Б1. Функция водяных эквивалентов

Б2. Число



Б3. Число единиц переноса тепла

Б6. Функция эффективности элемента

Фээ = Sэ/(Sэ + 1)

Б7. Функция эффективности элемента

Исходные данные:

Gоэ, Gвэ, со, св, зпо, зпв, рэ - из БС-Fтот; k - из БС-k; Fa - из Т6П; Пнв- из разных блок-схем.

Результаты расчета: Аэ, Sэ, Фээ.

Блок-схема расчёта теоретического числа аппаратов (элементов) в ряду комплекса 00000, 00010, 00100, 00110, 01000, 01010.

Шифр БС- np-0;1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - np-0;1

Б1. Выбор типа ряда элементов в зависимости от признака реверса теплоносителя, отдающего тепло Про.

Б2. Функция эффективности ряда элементов

Б3. Функция эффективности ряда элементов

=1-(1-0,25)=0,25

Б4. Выбор направления расчета в зависимости от признака противоточности ряда элементов: Пп=0 - общий прямоток в ряду, Пп=1 - общий противоток в ряду.

Б5. а1 = 1- Фэр(Ар + 1)

Б6. а1 = (1- Фэр)/ (1- АрФэр)=(1-0,25)/(1-3*0,25)=3

Б7. а2 = 1- Фээ(Ар + 1)

Б8. а2 = (1- Фээ)/ (1- АрФээ)=(1-0,277)/(1-3*0,277)=4.27

Б9, 10. Проверка реальности процесса теплопередачи в комплексе.

Б11, 12. Формирование значения признака реальности процесса теплопередачи в ряду комплекса:Пнв = 0 - процесс реален, Пнв = 3 - процесс нереален.

Б13. Теоретическое число аппаратов в ряду комплекса

Исходные данные: Про, Пп - из Т4П; Uo, Uв, Ар, Фэк - из БС - Fто т; Фээ - из БС-Фээ

Результаты расчета: Фэр, np,U, Пнв

Размещено на http://www.allbest.ru/

Блок-схема расчета фактической поверхности теплообменника с учетом ее запаса и округления. Шифр БС - Fтозо

Приложение к БС - Fтозо

Б1. Требуемое число аппаратов в ряду с учетом коэффициента запаса поверхности

nрз = nртзз=0.757

Б2. Число аппаратов в ряду с запасом и округлением в сторону меньшего целого (для случаев, когда nрз >1)

nрзо = > nрз <,

где > …< - формальная запись округления в сторону меньшего целого. При nрз<1 принимать nрзо=1.

Б3. Допустимая погрешность округления числа аппаратов в теплообменнике в сторону меньшего целого при учете запаса

еF доп = (зз -1) Сз=0,

где Сз - допустимая степень уменьшения коэффициента запаса зз.

Б4. Степень уменьшения nрз при округлении в сторону ближайшего меньшего

еF = зз - nрзо/nрт=1-2/1.306=-0.32

Б5. Проверка допустимости округления npз в сторону ближайшего меньшего.

При еF > еF доп округление nр в сторону ближайшего меньшего не допустимо, поэтому np надо увеличить. В противном случае округление допустимо.

Б6. Число аппаратов в ряду с учетом запаса и с округления nрз в сторону большего целого nрзо = nрзо +1

Б7. Фактический коэффициент запаса поверхности с учетом округления

ззо = nрзо/nрт=1/1.757=1.32

Б8. Проверка: превышает ли фактический коэффициент запаса поверхности зз максимально допустимый ззмакс.

При зз > ззмакс далее в Б15 вырабатывается признак неприемлемости варианта.

Б9. Фактическая поверхность теплообменника

Fтозо = Fтотззо=272.1*1.32=359.17

Б10. Фактическое число аппаратов в теплообменнике при учете запаса и округления nтозо = nрзоU

Б11. Условное число аппаратов в ряду комплекса с учетом округления числа аппаратов в ряду (но без учета запаса поверхности)

nро = nрт + (nрзо - nрз)=0.757+(1-0.757)=1

Б12. Коэффициент дополнительного запаса поверхности за счет округления числа аппаратов в ряду комплекса

зо = nро / nрт=1/0.757=1.32

Б13. Условная поверхность теплообменника, учитывающая округление числа аппаратов в ряду комплекса (но без учета запаса поверхности)

Fтоo = Fтотзо=272.1*1.32=359.17

Б14. Формирование признака приемлемости варианта (Пнв=0).

Б15. Формирование признака неприемлемости варианта (Пнв=5)

Исходные данные: зз, ззмакс - из Т1П, nрт, Fтот, U - из БС - Fтот

Результаты расчета: npзо, ззо, nтозо, Fтоо, nро, зо, еF, Пнв

Блок-схема уточнения конечных температур теплоносителей в теплообменнике

Шифр БС - КТ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение БС - КТ

Б1. Формирование значений признака противоточности Ппр, а также числа аппаратов np в рассматриваемом ряде аппаратов с учетом их округления (но без учета запаса поверхности).

Б2. Блок-схема расчета функции эффективности ряда.

Шифр БС - Фэр.

Б3. Проверка: процесс теплопередачи в рядах реален (Пнв=0)?

Б4. Обращение к блок-схеме расчета функции эффективности комплекса. Шифр БС - Фэк

Б5. Обращение к блок-схеме расчета конечных температур в комплексе. Шифр БС - tк ут, Qто ут

Исходные данные к БС - КТ: tон, tок, tвн, tвк из - Т1П, Пп - из 47П, Fто - из БС- ТР, k - из БС- k, Gоэ, Gвэ, со, св, зпо, зпв, Про, Прв - из БС- Fтот, npо - из БС - Fтозо

Блок-схема расчёта функции эффективности ряда.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Шифр БС-Фэр

Приложение к БС - Фэр

Б1. Проверка: ряд прямоточный (условие Ппр=0)? Здесь Ппр - признак противоточности ряда.

Б3. Функция эффективности ряда при общем прямотоке в ряду

Б4. Функция эффективности ряда при общем противотоке в ряду (общая формула)

Б5. Функция эффективности ряда при общем противотоке в ряду (вырождение общей формулы при Аэ=1)

Б6. Проверка реальности процесса теплопередачи в ряду (процесс реален при 0 < Фэр < 1)

Б7. Формирование значения признака реальности процесса теплопередачи в ряду (Пнв=0)

Б8. Формирование значения признака нереальности процесса теплопередачи в ряду (Пнв=5)

Исходные данные: Ппр, np - из БС- КТ, Аэ, Фээ - из БС- Фээ.

Результаты расчета: Фэр, Пнв

Блок-схема расчета функции эффективности комплекса. Шифр БС - Фэк

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - Фэк

Б1. Проверка реальности процесса (Пнв=0)

Б2. Формирование значения функции тепловых эквивалентов Ар ряда аппаратов

Б3. Блок-схема расчета функции эффективности комплексов 0 (00000, 00010) и 1 (00100, 00110, 01000, 01010).

Шифр БС-Фэк-0;1

Исходные данные: Аэ - из БС-Фээ; Пнв - из разных БС

Блок-схема расчета функции эффективности комплексов 0 (00000, 00010) и 1 (00100, 00110, 01000, 01010). Шифр БС - Фэк-0;1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - Фэк-0;1

Б1. Проверка: есть ли реверс теплоносителя, отдающего тепло?

При Про=0 - реверса нет, при Про=1 - есть реверс «пила»

Б2. Функция эффективности комплексов 0 (00000, 00010) и 1 (00100, 00110)



Комментарий: Здесь приведена формула Фэк для комплексов (00100, 00110). Для комплексов 0 (00000, 00010) Uo=Uв и эта формула вырождается в условие Фэк = Фэр

Б3. Функция эффективности комплексов 1 (01000, 01010)

=0.28

Б4. Проверка реальности функции эффективности комплекса (процесс реален, если Фэк (0;1)

Б5. Формирование признака реальности процесса (Пнв=0)

Б6. Формирование признака нереальности процесса (Пнв=3)

Исходные данные: Про - из Т4П, Uo, Uв - из БС-Fтот,

Фэр - из БС- Фэр, Ар - из БС-Фэк

Результаты расчета: Фэк, Пнв

Блок-схема расчета уточненных конечных температур теплоносителей и тепловой нагрузки в теплообменнике. Шифр БС - tк ут, Qтоут

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - tк ут, Qто ут

Б1. Проверка: процесс теплопередачи в теплообменнике реален (условие Пнв=0)?

Б2. Уточненная конечная температура теплоносителя, отдающего тепло,

=60-(60-20)0,28=48,8[°С]

Б3. Уточненная тепловая нагрузка в теплообменнике

443296[Вт]

Б4. Уточненная конечная температура теплоносителя, воспринимающего тепло,

53.59[°С]

Исходные данные: Фэк - из БС-Фэк-0;1; tон, tв, Gоэ, со, Gвэ, св, зпо, зпо, Uо, Uв - из БС- Fтот Результаты расчета: tокут, tвкут, Qтоут

Блок-схема формирования показателя тепловой эффективности теплообменника.

Шифр БС-ПТЭТ

Приложение к БС-ПТЭТ.

Б1. Удельная поверхность реального теплообменника

FQ = Fтоо / Qтоут=359.17/443.296=0.81*10-3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Б2. Удельный тепловой поток в реальном теплообменнике после округления требуемой поверхности Fтот с учётом её запаса до значения

Fтозо, а также последующего расчёта реального теплового потока Qтоут

qзо = Qтоут / Fтоо=44329.6/359.17=1230

Б3. Удельный тепловой поток в теплообменнике требуемый (теоретический)

qт = Qтот / Fтот=3,957*105/272.1=1450

Б4. Теоретическое значение функции тепловой эффективности комплекса Фэкт (равно Фэк из Б7 БС - Fтот)

Б5. Реальное значение функции тепловой эффективности комплекса Фэко с учетом округления числа аппаратов в ряду, но без учета запаса поверхности (равно Фэк из Б2 или3 БС-Фэк-0;1)

Б6. Реальный температурный напор с учетом округления числа аппаратов в ряду, но без учета запаса поверхности

Дtсро = Qтоут/k Fтоо=443296/142.007*359.17=8.69

Б7.Среднелогарифмический температурный напор при учете только округления

Б8.Поправка к среднелогарифмическому температурному напору

еДt = Дtсро/ Дtср.лог о=8.69/14.9=0.58

Исходные данные:

Fтот - из БС - Fтот; Fтоо - из БС-Fтозо; Qтоут - из БС - tкут, Qтоут; Qтот - из БС-ТППоРКНО.

Результаты расчета: FQ, qзо, qт, Дtсро, Дtср.лог зо, еДt



	1,5	0,6
Фээ	0,277	0,282
Фэрт	0,25	0,25
Фэкт	0,25	0,25
Фэро	0,28	0,285
Фэко	0,28	0,285
Fтоо	359.17	359.17
Fтот	272.1	268.9
Fтоз	272.1	268.9
nрт	0.757	0.699
nрз	0.757	0.699
nрзо	1	1
nтот	3.785	3.72
Дtсро	8.69	8.26
	14.9	13.7
еДt	0.58	0,568

Приложение к БС - ГР

Б1. Блок-схема расчета гидравлического сопротивления в трубах теплообменника.

Шифр БС - Д Рт

Б2. Блок-схема расчета гидравлического сопротивления между трубами теплообменника. Шифр БС - Д Рм

Б3. Мощность трубного нагнетателя [кВт]

кожухотрубчатый нагреватель охладитель турбинная установка

Б6. Мощность межтрубного нагнетателя [кВт]

Б7. Формирование значения признака превышения допустимого гидравлического сопротивления в трубах Пнв=6 (если ДРт > ДРт доп)

Б7. Формирование значения признака превышения допустимого гидравлического сопротивления между трубами Пнв=7 (если ДРм > ДРм доп)

Исходные данные к БС - ГР: Gт, Gм - из Т1П; ст -из Т2П; см -из Т3П; ДРт доп, ДРм доп, знт, знм - из Т8П; ДРт - из БС- ДРт; ДРм - из БС- ДРм

Результаты расчета: Nт, Nм, Пнв

Блок-схема расчета гидравлического сопротивления в трубной зоне теплообменника. Шифр БС - ДРт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - ДРт

Б1. Принять

G = Gтu=0.632м/с,

с = ст=993,848м3/кг,

н = нт=7,323*10-7м2/с,

d = dв=0,013,

число аппаратов в ряду по трубной среде

nрт = nто/Uт=3.8/5=0.76

Б2. Общая длина трубных ходов трубных ходов в аппарате [м]

l = lп M=1,5*6=9

Б3. Живое сечение хода в трубном пучке [м2]

Б4, Б8. Блок-схема расчёта линейных гидравлических сопротивлений БС - ДРЛ

Б5. Линейное гидравлическое сопротивление в трубной зоне аппарата [Па]

ДРТАЛ = ДРЛ=37.67,

скорость теплоносителя в трубах [м/с] wт = w=0,1525,

где ДРЛ - см. Б10, w - см. Б1 БС- ДРл

Б6. Диаметр внутренний патрубка трубной зоны d = dпт=0,15,

где dп [м] выбирается из Т1.2Пр в зависимости от Dв и М.

Длина трубы (трубного колена) между аппаратами [м]

l = 2,05Dв =2,05*0,8-2*0.15=1.34

Б7. Живое сечение патрубка со стороны трубной зоны [м2]

f = 0,7854d?=0,7854*0,152=0,01767

Б9. Линейное гидравлическое сопротивление в коммуникациях трубной зоны между двумя аппаратами [Па]

ДРТК+ ДРпт = ДРЛ=37.67,

скорость теплоносителя в патрубке трубном [м/с] wпт = w=0,03,

где ДРЛ - см. Б10, w - см. Б1 БС- ДРЛ

Б10. Местные гидравлические сопротивления трубной зоны аппарата [Па]

Б11. Гидравлическое сопротивление в трубной зоне аппарата [Па]

ДРТА = ДРТАЛ + ДРТАМ =37.67+9.6=47.27

Б12. Гидравлическое сопротивление в трубных зонах всех аппаратов в ряду [Па]

УДРТА = ДРТА npт=47.27*0.76=35.93

Б13. Линейное гидравлическое сопротивление между аппаратами в коленах, соединяющих трубные зоны всех аппаратов в ряду [Па]

УДРТК = (ДРТК) (npт - 1)= -9.04

Б14. Гидравлическое сопротивление трубной зоны аппаратов теплообменника и коммуникаций между ними [Па]

ДРТ = (УДРТА + У(ДРТК))kДPт=35.93+9.04=45

Исходные данные к БС - ДРт: ст, нт - из Т2П; kДСт -из Т8П; dпт, dпм - из Т8П; Dв, dв, М, ?п, Uт, nтп - из Т6П паспорта, Gтu, wт - из БС - wт, nто - из БС - Fтозо БС-ТППоРКНО

Результаты расчета: ДРТАЛ, ДРТАМ, ДРТА, УДРТА, ДРТК, УДРТК, ДРТ

Комментарий к Б10 БС - ДРт

Местные гидравлические сопротивления трубной зоны аппарата

ДРТАМ = (ж 1 + ж 5) w2птст/2 + [(ж 2 + ж 4)m + ж 3(m - 1)]w2тст/2,

где ж 1 =1,5 - коэффициент местного сопротивления входной камеры ТА,

ж 5 =1,5 - то-же, выходной камеры ТА,

ж 2 =0,5 - то-же, на входе в ход трубного пучка,

ж 4 =0,5 - то-же, на выходе из хода трубного пучка,

ж 3 =2,5 - то-же, при повороте между ходами на 180°.

После подстановки всех о получаем выражение в Б10.

Блок-схема расчета гидравлического сопротивления между трубами теплообменника.

Шифр БС - Д Рм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - ДРм

Б1. Присвоить G=Gмu, с=см, н=нм, число аппаратов в ряду по межтрубной среде

nрм = nто/Uм=5/5=1

Б2. Диаметр внутренний патрубка межтрубного [м] d = dпм=0,25

Здесь dпм выбирается из Т1.2Пр в зависимости от Dв при М = 1

Длина двух патрубков межтрубных [м]

l = 0,48Dв0,3=0,48*0,80,3=0,4489

Б3. Живое сечение патрубков в межтрубной зоне [м2]

f = 0,7854d2=0,7854*0,252=0,049

Б4, Б8, Б18. Блок-схема расчёта линейных гидравлических сопротивлений БС - Д Рл

Б5. Линейное гидравлическое сопротивление ДРПМ [Па] и скорость wПМ [м/с] в межтрубных патрубках аппарата. ДРПМ берётся равным ДРЛ из БС - ДРЛ (Б4)

Б6. Диаметр внутренний d= dк коммуникации (трубы) между аппаратами [м]. Для упрощения он принимается равным диаметру патрубка межтрубного, d= dп=0,25. Более точно следует задавать d= dк, где dк - диаметр коммуникаций, который надо задавать в исходных данных.

Длина коммуникации (трубы) между двумя аппаратами l=lК [м]. Для упрощения здесь принимается

lК=0,1Dв=0,1*0,8=0,08

Более точно значение lК надо задавать в исходных данных.

Б7. Живое сечение коммуникационной трубы [м2]

f = 0,7854d2=0,7854*0,252=0,049

Б9. Линейное гидравлическое сопротивление ДРМКА в межтрубной коммуникации (трубе) между двумя аппаратами [Па] берётся равным ДРЛ из БС - ДРЛ (Б8)

Б10. Проверка: есть ли перегородки между трубами аппарата (Тп=0 - перегородок нет, Тп=1 - сегментные перегородки) Тп=0

Б11. Скорость при поперечном обтекании пучка труб [м/с]

wпоп = G/(сfпоп) =4/(855,946*0,0714)=0,0655

Б12. Гидравлическое сопротивление при поперечном обмывании пучка труб при среднем для нормализованных секций угле атаки Ш ? 40° [Па]

,

где СДР = 0,143 при Прп=0 (шахматный пучок), СДР = 0,18 при Прп=1 (коридорный пучок),

число рядов труб в пучке nряд ? 1,1nтп0,5. Поправка на угол атаки пучка оша?0,683 соответствует среднему значению угла атаки ш=40°. Более точно следует принимать

ш = 1 - 0,54cos2ш

Б13. Скорость в отверстии сегментной перегородки [м/с]

wпрод = G/(сfпрод) =4/(855,946*0,0606)=0,077

Б14. Местное гидравлическое сопротивление при огибании перегородки в её вырезе (при повороте на 180°) [Па]

Б15. Сумма местных гидравлических сопротивлений в пучке труб с поперечными сегментными перегородками [Па]

ДРМП = ДРМПОП (nПА + 1) + ДРМОП nПА=2.637(3+1)+3.806*3=20.9

Б16. Эквивалентный диаметр dэкв и длина пучка lп в межтрубной зоне аппарата [м]

Б17. Живое сечение fм в межтрубной зоне при продольном обтекании пучка труб [м2]

Б19. Линейное гидравлическое сопротивление ДРмп при продольном обтекании пучка труб в аппарате [Па] берётся равным ДРЛ из БС - ДРЛ (Б18)

Б20. Местное гидравлическое сопротивление в межтрубной зоне на входе аппарат из патрубка и на выходе из аппарата в патрубок [Па]

Б21. Общее гидравлическое сопротивление межтрубной зоне аппарата [Па]

ДРМА = ДРМП + ДРПМ + ДРМВВ=20.9+0.335+9.656=32.1

Б22. Сумма гидравлических сопротивлений межтрубных зон всех аппаратов в теплообменнике [Па]

УДРМА = ДРМА npм=32.1*1=32.1

Б23. Сумма линейных гидравлических сопротивлений в коммуникациях (трубе), соединяющих межтрубные зоны двух аппаратов [Па]

УДРМКА = ДРМКА (npм - 1)=0

Б24. Гидравлическое сопротивление межтрубной зоны теплообменника и коммуникаций между ними [Па]

ДРМ = (УДРМА + УДРМКА)kДPм=32.1

Исходные данные к БС-ДРм: см, нм - из Т3П; dпм -из Т1.2Пр; kДРм - из Т8П; Прп -из Т4П, а также из БС-ТППоРКНО: nПА -из БС-Gа; nтп - из БС- nтп; Gмu, fм, fпоп, fпрод - из БС-wм; Dв, dн, lп, nп1, Uм - из Т6П паспорта,; nто - из БС-Fтозо; dэкв - из БС-бм

Результаты расчета: Д РМПОП, Д РМОП, ДРМП, Д РМВВ, ДРМА, УДРМА, УДРМКА, Д РМ

Блок-схема расчета линейных гидравлических сопротивлений. Шифр БС -ДРЛ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - ДРЛ

Б1. Скорость теплоносителя [м/с]

w=G/(сf)=4/(855.946*0.049)=0.095м/с

Б2. Число Рейнольдса

Re=wd/н=0,095*0,25/1.8*10-5=1319.44

Б4. Коэффициент линейного сопротивления при Re < 1600 (ф-ла Пуазейля)

=0.0485

Б6. Коэффициент линейного сопротивления при 1600 < Re < 2500

Б8. Коэффициент линейного сопротивления при 2500 ? Re < 10000 (ф-ла Блазиуса)

Б9. Коэффициент линейного сопротивления при Re >10000 (ф-ла Никурадзе)

Б10. Линейные гидравлические сопротивления [Па]

,

где то - коэффициент, учитывающий влияние начального нестабилизированного участка при отсутствии успокоительной зоны перед выходом в трубу; то=1.16 при d = dв или d=dп, (т.е. при расчете гидравлических сопротивлений в трубах и патрубках) и то =0 при d = dэкв (т.е. при расчете гидравлических сопротивлений между трубами)

Исходные данные к БС - Д РЛ: G, с, н, f, d - из БС - Д РТ или БС - Д РМ

Результаты расчета: Д РЛ

	1.5	0.6
ДРТАЛ	37.67	15.23
ДРТК	4.82	4.82
ДРТАМ	9.6	9.6
ДРТА	47.27	29.16
ДРТ	44.97	48.12
ДРМКА	5.99	5.99
ДРПМ	4.83	4.83
ДРМП	20.96	12.25
ДРМА	32.1	34.15
ДРМКА	5.99	5.99
ДРМПОП	2.64	3.79
ДРМОП	3.806	3.806
ДРМ	32.1	34.15
	0.0002187	0.0002892
	0.0010714	0.0011399

2. Оптимизация кожухотрубчатых маслоохладителей

Блок- схема проектной оптимизации теплообменников.Шифр БС-ПОТ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-ПОТ

Б1. Блок-схема выбора начального набора независимых переменных. Шифр БС- ННП

Б2. Блок-схема конструктивного расчета характеристик теплообменного аппарата. Шифр БС-КРХТА

Б3. Блок-схема теплового расчета. Шифр БС-ТР

Б4. Блок-схема конструктивного расчета характеристик теплообменника. Шифр БС-КРХТО

Б5. Проверка: проводится ли гидравлический расчёт (условие Пгр=1)?

Б6. Блок-схема гидравлического расчета. Шифр БС-ГР

Б7. Проверка: проводится ли экономический расчёт

(условие Пэр=1)?

Б8. Блок-схема экономического расчета. Шифр БС-ЭР

Б9. Блок-схема расчёта показателей эффективности теплообменника. Шифр БС-РПЭТ

Б10. Алгоритм выбора показателя эффективности П теплообменника. Шифр ВПЭТ

Б11. Блок-схема оценки оптимальности текущего варианта теплообменника. Шифр БС-ООВ

Б12. Блок-схема изменения набора независимых переменных. Шифр БС-ИНП.

Б13. Печать сокращенного (при Пв =0) или полного (при Пв =1) списка результатов расчёта одного оптимального варианта теплообменника, сформированного в в Б6 и (или) Б8 БС-ООВ

Исходные данные к БС - ПОТ: Пгр, Пэр, Пв - из Т7П

Результаты расчета: сокращённый либо полный список результатов расчёта одного оптимального или всех текущих вариантов теплообменника

Блок-схема выбора начального набора независимых переменных. Шифр БС-ННП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-ННП

Б1. Задание заведомо большого первого приближения исходного (минимального) значения показателя оптимальности По (например, 1010), которое невозможно превысить

Б2. Проверка: дробится ли на параллельные ряды теплоноситель трубный (условие Прт =0)?

Б3. Задание исходного (минимального) значения числа параллельных рядов Uт по трубному теплоносителю

Б4. Формирование условия реверса (Uт=1) для трубного теплоносителя

Б5. Проверка: дробится ли на параллельные ряды теплоноситель межтрубный (условие Прм =0)?

Б6. Формирование условия дробления на параллельные ряды обоих теплоносителей

Б7. Формирование условия реверса (Uм=1) для межтрубного теплоносителя

Б8. Задание исходного (минимального) значения числа параллельных рядов Uм по межтрубному теплоносителю

Б9. Задание исходного (минимального) значения внутреннего диаметра кожуха Dв

Б10. Задание исходного (минимального) значения длины пучка труб в аппарате ?п.

Б11. Задание исходного (максимального) значения наружного диаметра теплопередающих труб dн

Б12. Задание исходного (максимального) значения числа ходов М в трубном пучке. При этом Ммакс =1 при Dв<0,309 м, Ммакс ? 2 при Dв= 0,309 ? 0,5 м, Ммакс?6 при Dв= 0,5 ? 1 м

Б13. Проверка: отсутствуют ли поперечные сегментные перегородки между трубами (условие Птп =0)?

Б14. Задание исходного (максимального) значения числа перегородок на одном погонном метре пучка труб nп1

Б15. Задание исходного (минимального) значения относительной высоты Щ между перегородками

Исходные данные к БС-ННП: Uт мин, Uм мин, ?a мин,

Щ мин, Dв мин, dн макс, M макс, nп1 макс - из Т10П; Прт, Прм, Птп - из Т7П

Результаты расчета: Uт, Uм, Dв, ?п, dн, М, nп1, Щ, По

3. Конструкторский расчёт характеристик кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

Блок-схема конструкторского расчета характеристик теплообменного аппарата.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Шифр БС - КРХТА

Приложение к БС - КРХТА

Б1. Выбор внутреннего диаметра dв=0.013 [м] теплопередающей трубы и шага между осями Sт=0.021 [м] соседних труб из таблицы Приложений Т1.1Пр в зависимости от наружного диаметра dн [м] труб

Б2. Блок-схема расчёта числа труб в пучке nтп кожухотрубчатого теплообменного аппарата. Шифр БС-nтп

Б3. Площадь теплопередающей поверхности аппарата

FА = рdнnтп?п=3.14*0.016*954*1.5=71.89 [м2]

Б4. Блок-схема расчёта габаритов ГА и объёма VА кожухотрубчатого теплообменного аппарата. Шифр БС-ГА,VА

Б5. Блок-схема расчёта объёма изоляции VиА на кожухотрубчатом теплообменном аппарате. Шифр БС-VиА

Б6. Блок-схема расчёта площади покрытия изоляции FпиА на кожухотрубчатом теплообменном аппарате. Шифр БС- FпиА

Б7. Блок-схема расчёта массы GА кожухотрубчатого теплообменного аппарата. Шифр БС- GА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные к БС - КРХТА: dв, Sт- из Т1.1Пр; dн, ?п, - из БС-ННП или БС-ИНП; nтп - из БС-nтп. Результаты расчета: dв, Sт, FА

Блок- схема расчета числа труб в пучке. Шифр БС-nтп

Приложение к БС-nтп

Б1. Число труб в пучке при расположении труб по равностороннему треугольнику nтпт для кожухотрубчатых аппаратов типа ТН и ТК находится в Т2Пр в зависимости от значений Dв, dн и М

Б2. Проверка: трубы в пучке располагаются по треугольнику (условие Пртп =0)?

Б3. Поправка числа труб в пучке при их расположении по треугольнику

Б4. Поправка числа труб в пучке при их расположении по квадрату:

при Dв ? 0,6 цртп=0,866;

при Dв < 0,6 цртп=0,9

Б5. Проверка: конструкция аппарата ТН или ТК (условие Пк<2)?

Б6. Поправка числа труб в пучке при конструкции аппарата типа ТН и ТК

Б7. Поправка числа труб в пучке при конструкции аппарата типа ТП и ТУ цк=0,95

Б8. Число труб в пучке (шт.)

nтп= nтпт цртп цк.

Значение nтп округляется до ближайшего целого числа, кратного М

Исходные данные к БС - nтп: Пртп, Пк - из Т7П; Sт - из БС-КРХТА; М,Dв -- из БС-ННП или БС- ИНП

Результаты расчета: nтп

Блок-схема расчёта габаритов ГА и объёма VА кожухотрубчатого теплообменного аппарата. Шифр БС- ГА,VА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - ГА,VА

Б1. Диаметр патрубка трубного dпт выбирается из таблицы Приложений Т2Пр в зависимости от Dв и М.

Диаметр патрубка межтрубного dпм выбирается так же из таблицы Приложений Т2Пр в зависимости от Dв и условно при М=1 независимо от реального значения М

Б2. Блок-схема выбора условного давления Ру в теплообменном аппарате. Шифр БС- Ру

Б3. Толщина кожуха дк теплообменного аппарата выбирается из таблицы Приложений Т3Пр в зависимости от Пк, Dв и Ру.

Б4. Наружный диаметр кожуха

Dн= Dв+ 2 дк=0.8+2*0.01=0.82 [м]

Б5. Длина патрубка трубного

?пт = 2dпт=2*0.15=0.3 [м]

Б6. Длина патрубка межтрубного

?пм = 2dпм=2*0.25=0.5 [м]

Б7. Длина теплообменного аппарата

? А = ?п+Dн+2?пт=1.5+0.82+2*0.3=2.92 [м]

Б8. Ширина теплообменного аппарата

Ш А = Dн=0.82 [м]

Б9. Высота теплообменного аппарата

В А = Dн+2?пм=0.82+2*0.5=1.82 [м]

Б10. Объём теплообменного аппарата

V А =? АШ АВ А=2.92*0.82*1.82=4.3578 [м]

Исходные данные к БС - ГА,VА: Dв, М - из БС-ННП или БС- ИНП; Ру- из БС- Ру; dпт, dпм -Т1.2Пр; дк -Т3Пр; Пк - из Т7П

Результаты расчета: ША, ВА, VА, Dн, dпт, dпм, ?пт, ?пм, ?А

Блок-схема выбора условного давления в теплообменном аппарате. Шифр БС- Ру

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - Ру

Б1. Проверка: Давление в трубах Рт [Па•10-5] больше давления между трубами Рм [Па•10-5] (условие Рт> Рм)?

Б2, Б3. Формирование значения давления в теплообменном аппарате Р [Па•10-5], большего из двух давлений (Рт, Рм)

Б4. Выбор ближайшего большего к Р условного давления Ру [Па•10-5] в теплообменном аппарате из ряда условных давлений 5,88; 9,81; 15,7; 24,5; 39,2; 62,8; 78,5 [Па•10-5]

Исходные данные к БС - Ру: Рт, Рм- из Т1П

Результаты расчета: Ру

Блок-схема расчёта объёма изоляции VиА на кожухотрубчатом теплообменном аппарате Шифр БС- VиА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - VиА

Б1. Объём изоляции по длине кожуха (или пучка труб)

Vик= р(Dн+ди)ди?п=3.14(0.82+0)*0*1.5=0[м3]

Б2. Объём изоляции над двумя крышками

Vикр= р(Dн+ди)2ди=3.14(0.82+0)2*0=0 [м3]

Б3. Объём изоляции на двух патрубках трубных

Vипт= 2р(dпт+ди)ди?пт=2*3.14(0.15+0)*0*0.5=0 [м3]

Б4. Объём изоляции на двух патрубках межтрубных

Vипм= 2р (dпм+ди)ди?пм=2*3.14(0.25+0)*0*0.5=0 [м3]

Б5. Объём изоляции на теплообменом аппарате

V иА= Vик + Vикр + Vипт + Vипм =0 [м3]

Исходные данные к БС - VиА: ди - из Т11П; Dн, dпт, dпм, ?пт, ?пм -

из БС - ГА,VА; ?п - из БС-ННП или БС- ИНП.

Результаты расчета: VиА

Блок-схема расчёта площади покрытия изоляции FпиА на кожухотрубчатом теплообменном аппарате. Шифр БС- FпиА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - FпиА

Б1. Площадь покрытия изоляции на кожухе

Fпик=р(Dн+2ди) ?п=3.14(0.82+2*0)1.5=3.8622 [м2]

Б2. Площадь покрытия изоляции на двух крышках

Fпикр= р(Dн+2ди)2=3.14(0.82 +2*0)2=2.11 [м2]

Б3. Площадь покрытия изоляции на двух патрубках трубных

Fпипт= 2 р(dпт+2ди) ?пт=3.14*2(0.15+2*0)0.5=0.471 [м2]

Б4. Площадь покрытия изоляции на двух патрубках межтрубных

Fпипм= 2 р(dпм+2ди) ?пм=2*3.14(0.25+2*0)*0.5=0.785 [м2]

Б5. Площадь покрытия изоляции на теплообменом аппарате

F пиА= Fпик + Fпикр + Fпипт + Fпипм =3.8622+2.11+0.471+0.785=7.2282 [м2]

Исходные данные к БС - FпиА: ди - из Т11П; Dн, dпт, dпм, ?пт, ?пм - из БС - ГА,VА; ?п - из БС-ННП или БС- ИНП.

Результаты расчета: F пиА

Блок-схема расчёта массы GА кожухотрубчатого теплообменного аппарата

Шифр БС- GА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - GА

Б1. Проверка: есть в аппарате сегментные перегородки (условие Птп > 0)?

Б2, Б7. Проверка размеров диаметра кожуха Dв с целью последующего определения размеров и веса элементов аппарата

Б3. Формирование значения толщины перегородки дп [м]

Б4. Толщина перегородки

дп = 0,01Dв=0.01*0.8=0.008 [м]

Б5. Число перегородок в аппарате

nпА = ?пnп1=1.5*2=3 [м]

Значение nпА округляется до ближайшего целого числа

Б6. Масса перегородок в аппарате

Gпер = 0,7854сммnпАдп(Dв2 - nтпdн2)=0.7854*7.9*3*0.008*(0.82-954*0.0162)=0.0589 [т]

Б8. Масса трубных решёток, крышек, патрубков в аппарате [т] при Dв<0,8

Gрк = смт[0,00637Dв+ 0,00739 + Ру·10-5(0,0104Dв -0,00124)]=7.85[0,00637*0.8+ 0,00739 + 9.81·10-5(0,0104*0.8 -0,00124)]=0.098

Б9. Масса трубных решёток, крышек, патрубков в аппарате при Dв?0,8

Gрк = смт[0,181Dв- 0,101 + Ру·10-5(0,0222Dв - 0,0129)]

Б10. Масса кожуха в аппарате

Gк=0,7854смм(Dн2 - Dв2)?п=0.7854*7.9(0.822-0.82)=0.201 [т]

Б11. Масса пучка труб в аппарате

Gп =0,7854смтnтп(dн2 - dв2)?п=0.7854*7.85*954*(0.0162-0.0132)*1.5=0.5117 [т]

Б12. Масса теплообменного аппарата

GА= Gп+ Gк+ Gрк+ Gпер=0.0589+0.098+0.201+0.5117=0.8696 [т]

Исходные данные к БС-GА: Прп - из Т7П; смт, смм - из Т9П; Dв, dн, ?п, nп1 - из БС-ННП или БС-ИНП; nтп- из БС-nтп; Ру- из БС-Ру; dв- из КРХТА; Dн - из БС - ГА,VА

Результаты расчета: GА, Gп, Gк, Gпер, nпА

Блок-схема конструкторского расчёта характеристик теплообменника.

Шифр БС - КРХТО

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - КРХТО

Б1. Формирование значения числа аппаратов nА в теплообменнике

Б2. Вес теплообменника,

Gто = GАnАkG =0.8696*3*1=2.6088 [т]

Б3. Вес теплообменника,

Vто = VАnА=4.35787*5=21.43 м3

Исходные данные к БС - КРХТО: kG - из Т12П; GА - из БС - GА;

VА - из БС- ГА,VА; nтозо - из БС - Fтозо

Результаты расчета: nА, Gто, Vто

4. Экономический расчёт кожухотрубчатых теплообменников

Блок-схема экономического расчета кожухотрубчатых теплообменников. Шифр БС-ЭР

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-ЭР

Б1. Блок-схема расчета капитальных вложений К

Б2. Блок-схема расчета эксплуатационных расходов Э

Б3. Приведенные затраты

З = Э + Ен К=9928 [УЕ/год]

Исходные данные к БС-ЭР: Э - из БС-Э; К - из БС-К

Результаты расчета: З

Блок-схема расчета капитальных вложений. Шифр БС-К

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-К

Б1. Блок- схема расчета цены ЦА теплообменного аппарата

Б2. Стоимость монтажа аппарата,

СмА=ЦАkмА =1280*0.2=256 УЕ,

где kмА, доли ед., ?0 (0?0.20).

Б3. Капитальные вложения в изоляцию аппарата,

КиА=VиАЦvиА+ FпиАЦпиА =7.2282*100=722.82 УЕ,

Б4. Капитальные вложения в аппарат с учетом изоляции и монтажа,

КАо=kтзсЦА + СмА+КиА=1.047*1280+256+722.82=2318.98 УЕ,

где kтзс, доли ед., ?1

Б5. Цена теплообменника без учета изоляции и монтажа,

Цто=ЦА (nтозо+nрА)=1280*(8+0)=10240 УЕ,

Б6. Капитальные вложения в обвязку теплообменника (задвижек, трубопроводов и др. деталей, включая стоимость монтажных работ),

Кото=Цтоkото=10240*0.15=1536 УЕ,

где kото, доли ед., ?0 (0?0.25)

Б7. Капитальные вложения в металлоконструкции теплообменника,

Кмкто=Цтоkмкто=10240*0.1=1024 УЕ,

где kмкто, доли ед., ?0 (0?0.15)

Б8. Капитальные вложения в фундамент теплообменника, УЕ,

Кфто =Цтоkфто=10240*0.15=1536 УЕ,

где kфто, доли ед., ?0 (0?1)

Б9. Капитальные вложения в теплообменник,

Кто=КАо(nтозо+nрА)+ Кото+ Кмкто+ Кфто =2318.98(8+0)+1536+1024+1536=9723 УЕ,

Б10. Капитальные вложения в нагнетатель трубный,

Кнт = kнтэNнтэ-nNтn+1kКнт(1+kнт)= 646*1.55-0.7*0.003460.7+1*(1+0.6)=0.000997 УЕ,

где n=[0.5?0.9]. Принимаем n=0,7

Капитальные вложения в нагнетатель межтрубный,

Кнм = kнмэNнмэ-nNмn+1kКнм(1+kнм)= 646*1.55-0.7*0.00037650.7+1*(1+0.6)=0.0577 УЕ,

где n - см. выше

Б11. Суммарные капитальные вложения в нагнетатели,

Кн = Кнт + Кнм=0.000997+0.0577=0.058697 УЕ,

Б12. Общие капитальные вложения,

К= Кто + Кн=9723+0.058697=9723.058 УЕ.

Исходные данные: ЦА - из БС-ЦА; kмА, Цvи, Цпи, kтэз, nрА, kото, kмкто, kфто, kнтэ, Nнтэ, kнмэ, Nнмэ, Кнт, Кнм - из Т11П; kКнт, kКнт- из Т12П; VиА FпиА- из БС- VиА; FпиА - из БС- FпиА nтозо - из БС- Fтозо; Nт, Nм - из БС-ГР

Результаты расчета: СмА, ЦиА, ЦАо, Цто, Цото, Цмкто, Цфто, Кто, Кнт, Кнм, Кн, К

Блок-схема расчета цены теплообменного аппарата. Шифр БС-ЦА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-Ца

Б1. Доля массы пучка труб Gп в массе всего аппарата GА,

зG =100Gп/GА=100*0.5117/0.8696=58.843%

Б2. Поправка к цене 1 тонны эталонного аппарата

kцАэ = ЭцА/ ЭцАэ=1001.0875/1087.1875=0.92084.

Здесь ЭцА=f (Пк, Пм, Gа, зG) - эквивалент цены рассчитываемого аппарата. Определяется по данным таблицы Т7Пр в зависимости от Пк и Пм из Т7П линейной интерполяцией по GА и зG;

ЭцАэ=f (Пкэ, Пмэ, GАэ, зGэ) - эквивалент цены эталонного аппарата. Определяется из тех же таблицы Т7Пр в зависимости от Пкэ и Пмэ из Т11П линейной интерполяцией по GАэ и зGэ, взятых из Т11П.

При помощи поправки kцАэ учитывается отличие в цене 1 тонны эталонного аппарата (индекс э) и текущего варианта аппарата (без индекса), если у последнего отличается от эталонного масса аппарата GА, доля массы пучка труб зG, конструкция (Пк), материальное исполнение (Пм)

Б3. Цена 1 тонны текущего варианта аппарата,

ЦG = ЦGЭ kцАэ =0.92084*1736=1598.57 УЕ,

Б4. Цена рассчитываемого аппарата,

ЦА =GА ЦG kцА =1598.57*0.92084*0.8696=1280 УЕ,

Исходные данные к БС-Ца:Gп, Gа-из БС-Gа; Пк, Пм-из Т7П; Пкэ,Пмэ,Gаэ,зGэ,ЦGэ-изТ11П. Результаты расчета: зG, kцАэ, ЦG, ЦА

Блок-схема расчета эксплуатационных расходов. БС-ЭР

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС-Э

Б1. Годовые затраты на трубный теплоноситель,

Зтт=GтЦттф г·(3600 [с/ч]/1000[кг/т]) = 0.085*3.159 * 7900·(3600 [с/ч]/1000[кг/т]) = 7636.56 УЕ/год

Б2. Годовые затраты на межтрубный теплоноситель,

Зтм=GмЦтмф г·3.6=20*0*7900*3.6=0 УЕ/год,

Б3. Общие годовые затраты на теплоносители,

Зт= Зтт + Зтм =7636.56+0=7636.56 УЕ/год,

Б4. Годовые затраты на энергию для работы трубного нагнетателя,

Зэт=NтЦэтф г=0.0033462*7900*0.0434=0.118 УЕ/год,

Б5. Годовые затраты на энергию для работы межтрубного нагнетателя,

УЕ/год, Зэм=NмЦэмф г=7900*0.0434*0.003465=1.3 УЕ/год,

Б6. Общие годовые затраты на энергию для работы нагнетателей,

Зэ= Зэт + Зэм=0.118+1.3=1.418 УЕ/год,

Б7. Годовые затраты (отчисления) на амортизацию, текущие и капитальные ремонты, содержание теплообменника,

Зто=Ктоkто=9723*0.17=1652.9 УЕ/год,

Б8. То-же для трубного нагнетателя,

Знт=Кнтkнт=0.000997*0.6=0.0001595 УЕ/год,

Б9. То-же для межтрубного нагнетателя,

Знм=Кнмkнм=*0.6=3.4 УЕ/год,

Б10. Годовые эксплуатационные расходы в теплообменник,

Это= Зто + Зт=1048.35+7636.56=8684.9 УЕ/год,

Б11. Годовые эксплуатационные расходы в трубный нагнетатель,

Энт= Знт + Зэт=0.02436+1.052=1.07636 УЕ/год,

Б12. Годовые эксплуатационные расходы в межтрубный нагнетатель,

Энм= Знм + Зэм=3.4+19.23=22.63 УЕ/год,

Б13. Годовые эксплуатационные расходы в нагнетатели,

Эн= Энт + Энм =1.07636+22.63=23.706 УЕ/год,

Б14. Общие годовые эксплуатационные расходы в теплообменник и нагнетатели,

Э = Это + Эн=8684.9+23.706=8708.6 УЕ/год,

Исходные данные к БС-Э: Gт, Gм - из Т1П; Цтт, Цтм, фг, Цэт, Цэм, kто, kнт, kнм - из Т11П;

Nт, Nм - из БС-ГР; Кто, Кнт, Кнм - из БС-К

Результаты расчета по БС-Э: Зтт, Зтм, Зт, Зэт, Зэм, Зэ, Зто, Знт, Знм, Это, Энт, Энм, Эн, Э

Блок-схема расчёта показателей эффективности теплообменника. Шифр БС-РПЭТ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение к БС - РПЭТ

Б1. Удельная мощность нагнетателей

NQ = (Nт +Nм)/Qтоут=(0.0002186+0.0011473)/4.57*105=3.128*10-6

Б2. Энергетический коэффициент трубной зоны

зэт =Nт/бт=0.000218*1000/426=1952

Б3. Энергетический коэффициент межтрубной зоны

зэм = Nм/бм=0.0011473*1000/272=238