Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО Башкирский государственный аграрный университет

Факультет - Энергетический

Кафедра - Теплоэнергетики и физики

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Тепловой расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов

Специальность - Теплоэнергетика и теплотехника

Форма обучения - Очная

Курс, группа 2, ТТ-201

Жигангиров Рамиз Рафисович

Преподаватель: к.т.н., доцент

Инсафуддинов С.З.

Уфа 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

• 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ
• 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРА
• 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ
• 4. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ТОНКОСТЕННЫЕ ТРУБЫ
• 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАГРЕВА
• 6. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТРУБ
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для расчета принимаются по последним цифрам номера зачетной книжки и порядкового номера в списке группы. Номера пунктов (№ п/п) задания №1-7 - по последней цифре номера зачетной книжки; №8-10 - по предпоследней цифре; №11-17 - по последней цифре порядкового номера в списке группы.

Дано:

Тип теплообменника - паровоздушный;

Расположение труб - вертикальное;

Материал труб - сталь;

Р1 = 0,20 МПа;

Р2 = 0,10 МПа;

= - 20 oC;

= 40 oC;

mt1 = 0,25кг/с;

?1 = 1 м/с;

Н = 1 м;

dвн =16 мм;

dн = 18 мм.

Найти:

Ф; mt2; F; nтр.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ

Рассчитаем тепловую мощность теплообменника, кВт. Так как горячим теплоносителем является пар, то уравнение тепловой мощности имеет вид:

, (1)

где D - расход пара, кг/с;

hn - энтальпия пара, определяется по h,s- диаграмме водяного пара в зависимости от давления как энтальпия сухого насыщенного пара (Дж/кг);

hk - энтальпия конденсата; определяется как энтальпия жидкости; считают, что в теплообменнике конденсат не переохлаждается (Дж/кг).

hn = 2711 кДж/кг [1]

hk = 504,1 кДж/кг [1]

Находим массовый расход холодного теплоносителя в кг/с по формуле:

(2)

где

- температура холодного теплоносителя на входе и выходе аппарата, К;

Cp2 - массовая изобарная теплоемкость теплоносителя, (Дж/кг•К), принимается по справочным таблицам в зависимости от вида теплоносителя при его средней температуре.

Cp2 = 4191,5 Дж/кг•К [1]

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРА

Начертим схему теплообменника и графики изменения температуры теплоносителей при прямоточном и противоточном их движении.

Рисунок 1

Теплообменник (паровоздушный) MAX H0K

кожухотрубчатый теплообменный нагрев

Определим температуру насыщения tн по таблице физических свойств водяного пара в состоянии насыщения при давлении p1 = 0,2 МПа

tн = 64,99 оС

Найдем наибольшую и наименьшую разность температур между теплоносителями

(3)

(4)

Рисунок 2 Изменение температуры греющего и нагреваемого теплоносителей по длине прямоточного (а) и противоточного (б) теплообменников

Определим средний температурный напор в оС по формуле:

(5)

Для пароводяного типа теплообменника для прямоточного и противоточного движения теплоносителя будет одинаков.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ

Для начала, найдем температуру стенки по формуле:

(6)

Определим коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенкам труб б1:

(7)

где - плотности жидкости и пара, кг/м3;

r - теплота парообразования, равная теплоте конденсации пара, Дж/кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

- кинематичская вязкость жидкости, м2/с;

- теплопроводность жидкости, Вт/(мК);

- наружный диаметр труб, м.

r = 2256,8 кДж/кг;

= 983 кг/м3; = 0,9 кг/м3

= 0,65 Вт/(м•К)

= 0,48 • 10-6 м2/с [2]

Определим число Рейнольдса для холодного теплоносителя по формуле:

(8)

где -скорость движения теплоносителя, м/с;

- кинематичская вязкость теплоносителя при его средней температуре, м2/с;

- внутренний диаметр труб, м.

Так как Re > 104, то режим течения - турбулентный.

Рассчитаем число Нуссельта по формуле для турбулентного режима течения:

(9)

где

- поправочный коэффициент, характеризующий влияние начального участка на среднюю теплоотдачу. Определяется из соотношения h/d и числа Рейнольдса. При h/d =62,5 , = 1;

Pr - число Прандтля для теплоносителя.

- число Прандтля для стенки, определяется по температуре стенки;

Pr = 0.69

= 1

Так как теплоносителем является вода, то отношение = 1

Определим коэффициент теплоотдачи б2 в Вт/(м2•К)

(10)

4. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ТОНКОСТЕННЫЕ ТРУБЫ

Для данного расчета можно воспользоваться формулой для плоской стенки:

(11)

где

- толщина стенки трубы, м. Определяется по формуле

- теплопроводность материала стенки трубы.

Для стали Вт/м•К

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАГРЕВА

Площадь поверхностного нагрева теплообменного аппарата в м2 определяется из уравнения теплопередачи:

(12)

где

- средняя разность температур, К;

Так как теплообменник пароводяной, то площадь поверхности нагрева при прямоточном и противоточном режиме будет одинаковый.

6. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТРУБ

Количество труб можно определить по формуле:

(13)

где

;

Вывод: Провели тепловой расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата, получили следующие значения:

Ф =кВт

mt2 = кг/с

F = 3,324 м2

nтр = 59 шт.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Цветков, Ф.Ф. Задачник по тепломассообмену: учебное пособие / Ф.Ф. Цветков, Р.В. Керимов, В.И. Величко. - 3-е издание., стер. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - 196 с., ил.

2. Методическое указание к выполнению расчетно-графической работы “Тепловой расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов” [Электронный ресурс]/[Д.Х. Мигранов, Д.Д. Харисов; под ред. А.Ф. Фаюршин, М.Г. Динисламов]; ФГБОУ ВПО. - М.: Башкирский Государственный Аграрный Университет, 2014. - 12 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Размещено на Allbest.ru