Расчет кожухотрубного теплообменника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет кожухотрубного теплообменника

Дано:

Начальная производительность аппарата по одной из сред(холодной воды) - _;

Начальная температура холодной воды;

Конечная температура холодной воды;

Давление греющего пара .;

Степень сухости пара .

Определить конструктивные размеры:

1. Диаметр теплообменника

2. Число труб

3. Длина труб в (м)

Определить тепловые параметры:

1. Коэффициенты теплоотдачи

2. Коэффициенты теплопередачи -

3. Поверхность нагрева -

Конструктивный расчет

Численное значение скорости движения жидкости в трубе для воды берется в пределах .

Диаметр труб теплообменника выбирается таким образом, чтобы габариты аппарата были небольшими, т.е. берем значение наружного диаметра в пределах , толщину стенок труб . В зависимости от наружного диаметра и толщины стенок подсчитываем внутренний диаметр труб:

Определим число труб в ходу:

где, щ - скорость движения воды в трубах теплообменника, примем ; - внутренний диаметр труб; - плотность воды;

Плотность воды находим по таблице XXXIX /3/,при температуре:

В соответствии с ГОСТ 15118-79, выбираем одноходовой теплообменник, способ размещения труб по шестиугольникам.

Общее число труб равно:

где, - число ходов.

Округляем расчетное число труб до табличного значения . По этой же таблице 5.6 /2/ определяем число труб по диагонали шестиугольника .

Число труб под перегородки:

где, - число перегородок, равно 1.

Следовательно, .

Следовательно, действительное число труб:

Определим действительную скорость воды в трубах:

Диаметр внутренний кожухотрубного теплообменника:

где, - число труб по диагонали; - шаг, расстояние между центрами соседних труб.

где, примем равным 1,4.

Тогда

Что соответствует ГОСТу.

Тепловой расчет

По давлению пара находим температуру пара , по таблицеLVII /3/.

Определим среднюю разность температур по формуле:

Средняя температура воды составит:

Температурная схема процесса

Тепловой баланс

где, - тепло вносимое холодной водой, ; - тепло приносимое паром, ; - тепло уносимое нагреваемой водой, ; - тепло уносимое конденсатом, ; - потери тепла в окружающую среду, .

где, - расход холодной воды, ; - удельная теплоемкость холодной воды при температуре ,,таблицаXXXIX/3/.

где, - приблизительный расход пара, ; - энтальпия пара при температуре , равна , таблица LVI /3/.

Рассчитаем приблизительное значение расхода пара на нагрев 1000 кг/ч воды от температуры до температуры :

где, - удельная теплоемкость воды при средней температуре воды - 57, равна , таблица XXXIX/3/; - удельная теплота парообразования при температуре , равна , таблица LVI /3/.

где, - удельная теплоемкость воды при температуре , равна , таблица XXXIX/3/.

где, - приблизительный расход пара, ; - энтальпия конденсата при температуре , равна , таблица LVI /3/.

Поверхность нагрева теплообменника

где, - тепловая нагрузка теплообменного аппарата, ; - коэффициент теплопередачи,; - средняя разность температур.

Для определения поверхности нагрева необходимы параметры которые рассчитываются по формулам приведенным ниже.

Определим тепловую нагрузку теплообменного аппарата:

Определим коэффициент теплопередачи:

где, - коэффициент теплоотдачи от пара к стенке,; - коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости, ; - толщина накипи, равна ; - толщина стенки трубы, равна ; - коэффициент теплопроводности слоя накипи, равен ; - коэффициент теплопроводности стали, равен .

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы, при конденсации на пучке вертикальных труб, при , составит:

где,

Тогда,

где, - для числа труб по вертикали при , при шахматном расположении, таблица 4.7 /3/; - значение коэффициента таблица 4.6 /3/; - внутренний диаметр; - общее число труб; - расход пара. теплообменник энтальпия кожухотрубный

Определим критерий Рейнольдса:

где, - скорость движения воды в трубах, равна ; - внутренний диаметр труб, равен ; - плотность воды при , равна , таблица XXXIX /3/; - вязкость воды при , равна , таблица XXXIX /3/.

т.к. - режим движения воды в трубах ламинарный, для определения коэффициента теплоотдачи рекомендовано уравнение:

где, - критерий Пекле; - длина цилиндра, примем равный ; - критерий Прандтля для воды при температуре , равен , таблица XXXIX/3/; - критерий Грасгофа; - принимаем за 1.

Критерий Пекле:

Критерий Грасгофа:

где, - ускорение свободного падения, равен ; - длина цилиндра, ; - кинематический коэффициент вязкости для воды при температуре , равен , таблица XXXIX/3/; - коэффициент объемного расширения для воды при температуре , равен , таблица XXXIX/3/; - разность температур стенки и жидкости, равна ;

Критерий Нуссельта:

Определим коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

где, - коэффициент теплопроводность воды при температуре , равен , таблица XXXIX/3/.

Коэффициент теплопередачи:

Необходимая поверхность теплообмена составит:

Выбираем теплообменник с длинной трубы:

Расчет изоляции

Толщину изоляции рассчитаем по уравнению:

где, - коэффициент теплопроводности асбеста, равен ; таблица XXVIII/3/;- температура пара, равна ; - температура наружной поверхности изоляции, равна ; - температура воздуха в цехе, равна ; - толщина оболочки, равна; - толщина слоя краски, равна ; - коэффициент теплопроводности оболочки изоляции, равен ; - коэффициент теплопроводности краски, равен ; - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции в окружающую среду. Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

где, - коэффициент, зависящий от температуры и формы стенки, равен ; - степень черноты тела, равен ; - коэффициент теплоотдачи конвекцией; - коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием.

Толщина изоляции:

Размещено на Allbest.ru