Теплообменные аппараты

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Вспомогательные расчеты. Выбор типа калорифера

? По заданному расходу воздуха G=11163 , предварительно выбираем типы калориферов:

КФМ - 1...6

КФС - 2...11

КФБ - 2…11

1.2 Уточняем проходное сечение калорифера по заданному расходу воздуха:

G=с, где

- проходное сечение калорифера, м

- скорость воздуха

с- плотность воздуха при его средней температуре,

Среднюю температуру воздуха определим как среднеарифметическое его температур на вводе и на выходе:

°С ;

;

;===0,244 м

Выбираем стандартный калорифер с проходным сечением.

Калорифер малой серии рекомендуется брать с расходом воздуха до 10000 , калорифер средней серии до 20000 ,

калорифер большей серии - выше 20000 .

Учитывая, что по механическим потерям, расход воздуха может иметь пятикратный запас, для расхода менее 10000 выбираем калориферы серии КФМ, более 10000 - КФС.

По данным рекомендациям выбираем калорифер КФС - 5.

По рекомендации преподавателя выбираем калорифер КФМ - 5 с проходным сечением по воздуху 0,244.

Уточняем скорость воздуха через калорифер с выбранным проходным сечением 0,244.

? Количество тепла получаемого воздухом определяется как

Q= с()

Q= КВт

где с=1004,64 - теплоемкость воздуха,

; - температуры воздуха на входе и на выходе, С.

2. Определение температур теплоносителей. Средний температурный напор

? Определим живое сечение на вводе из формулы:

n=, где

d=0,018 м - внутренний диаметр труб калорифера,

n - количество труб, для КФМ-5 n=20

= м

? Определим массовый расход воды. Задаемся тем, что плотность воды не зависит от ее температуры с=960

G=9600,1010,005083600 =1773,2045

? Температуру горячего теплоносителя определим из уравнения теплового баланса при условии отсутствия тепловых потерь и фазовых переходов оно имеет вид:

Q= G с()= G с(), откуда

Задаемся тем, что теплоноситель воды не зависит от ее температуры

с=4186

=99-°С

? Средний температурный напор определим как:

, где

- среднетемпературный напор при противотоке

=f(R;P) - поправка

Вспомогательные величины:

R=°С

P=°С

=1 определяется по графику зависимости =f(R;P) (прил.1)

°С

°С

Средняя температура воздуха

=91,45-75,4=16,05°С

3. Коэффициент оребрения

Число ребер на один погонный метр трубы

n

Поверхность ребер на 1 погонный метр длины трубы:

F, где

- ширина и длина ребра;

d- наружный диаметр трубы;

- число труб в секции

Для КФМ-5: =0,116 м

=0,084 м

=4

d=0,022 м

м

Площадь стенки трубы в промежутках между ребрами на 1 погонный метр трубы:

, где

- толщина ребра =0,0005;

 м

Площадь внутренней гладкой поверхности на 1 погонный метр трубы:

, где

=0,018 м - внутренний диаметр трубы;

м

Геометрический коэффициент оребрения:

м

4. Теплофизические свойства теплоносителей

Теплофизические свойства теплоносителей определяются при их средних температурах методом интерполяции.

? Теплофизические свойства воды.

При °С

Коэффициент теплопроводности:

Кинематическая вязкость:

Коэффициент объемного расширения жидкости:

Число Прандтля:

Число Грасгофа:

, где g=9,81 -ускорение свободного падения;

d-характерный размер для горизонтального расположения труб.

- кинематическая вязкость

Температура стенки

Число Рейнольдса:

Поскольку <<10, режим жидкости переходной.

Для решения уравнения подобия находится значение комплекса - комплекс, зависящий от числа Рейнольдса:

Число Нуссельта определим по формуле:

, где

? Теплофизические свойства воздуха.

При

Коэффициент теплопроводности:

Кинематическая вязкость:

Число Прандтля:

Число Рейнольдса:

Число Нуссельта:

, где

- наружный диаметр трубы (в методичке)

- высота ребра (в методичке)

- шаг ребра

- число Рейнольдса с физическими параметрами воздуха при средней температуре :

коэффициент теплопроводности ,

кинематическая вязкость ,

при скорости движения воздуха

5. Коэффициент теплоотдачи для теплоносителя

? Коэффициенты теплоотдачи определим из формулы:

, где

- характерный размер, м

- для горизонтальных труб

Коэффициент теплоотдачи для горячего теплоносителя:

? Для холодного теплоносителя м. Коэффициент теплоотдачи для холодного носителя.

6. Приведенный коэффициент теплоотдачи

Приведенный коэффициент теплоотдачи , учитывающий неравномерность теплообмена по поверхности ребер определяется как:

, где

- разность между температурами поверхностей ребер и воздуха;

- разность между температурами основной поверхности трубы и воздуха;

=0,6 - принимается одинаковым для всех типов калориферов

7. Коэффициент теплопередачи. Поверхность ТОА. Компановка ТОА

Коэффициент теплопередачи через ребристую стенку.

, где

- толщина стенки трубы

- коэффициент теплопроводности стенки

Расчетную поверхность нагрева определим из уравнения теплопередачи.

Площадь калорифера КФМ-5 = 14 . Следовательно, для реализации задания необходимо количество калориферов: Округлив это число до целого значения, получим что калориферная установка должна состоять из двух калориферов КФМ-5.

калорифер теплоноситель нагрев теплообмен

Выводы

Калориферная установка состоит из двух калориферов КФМ-5. Поскольку площади проходных сечений по воде и по воздуху принимались в расчете для одного калорифера, то схема соединения и по воде, и по воздуху будет последовательной. Установленная поверхность нагрева калориферной установки оказалась больше расчетной, поэтому можно нагреть большее количество воздуха при тех же параметрах, либо нагреть воздух до более высокой температуры на выходе.

Приложения

1.1 Проверочный расчет ТАО.

Аналитический расчет тепловых аппаратов с перекрестным током довольно сложен и базируется на работе, выполненной Нуссельтом в 1911 г. Для приближенных расчетов можно рекомендовать уравнения, в которых известными величинами являются поверхность аппарата , коэффициент теплопередачи , условные эквиваленты и и начальные температуры и . Требуется найти конечные температуры , и количество теплоты .

Количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем, составляет

, откуда конечная температура равна ,

Для холодного теплоносителя

, откуда .

Предположим, что температуры рабочих жидкостей меняются по линейному закону, тогда

.

Подставляя в это уравнение вместо и их значения, получаем

, или

, откуда .

Зная количество теплоты , можно определить по формулам конеч-ные температуры и .

Имея данные:

; ; ; ;

находим

Определим погрешность температур:

Размещено на Allbest.ru