Расчёт пароводяного теплообменного аппарата

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

(УГТУ)

Кафедра теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции

Курсовая работа

Расчёт пароводяного теплообменного аппарата

Выполнил:

Гафаров А.Р.

Проверил:

Бердник А.Г.

Ухта

2014



Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Тепловой расчёт теплообменного аппарата

3. Гидродинамический расчёт

Библиографический список

теплообменник гидравлический пароводяной



Введение

Теплообменные аппараты применяют как отдельные агрегаты или элементы в энергетических и технологических установках в различных областях промышленности и сельского хозяйства.

Курсовая работа по дисциплине «Тепломассообмен» включает в себя тепловой и гидродинамический расчёты одного из рекуперативных теплообменных аппаратов, мощности, необходимой для перемещения каждого теплоносителя в теплообменнике и выполнение его эскиза. Для конструирования и расчёта предлагаются три типа рекуперативных теплообменных аппаратов с различными схемами движения теплоносителей.



1. Исходные данные

Определить величину поверхности теплообменника и основные размеры вертикального четырёхходового трубчатого теплообменника, предназначенного для нагрева воды от до . Вода движется внутри латунных трубок , наружный диаметр которых внутренний - толщина стенки со скоростью . Греющим теплоносителем является сухой насыщенный водяной пар с давлением и скоростью который конденсируется на внешней поверхности трубок. Количество передаваемой теплоты Потери теплоты в окружающую среду не учитывать.

2. Тепловой расчёт теплообменного аппарата

Определяем параметры греющего пара:

.

Определяем расход первичного теплоносителя , кг/с:

Определяем расход вторичного теплоносителя , кг/с:

где - теплоёмкость воды при средней температуре , .

Для расчёта коэффициента теплоотдачи к внешней поверхности трубки при конденсации пара надо знать температуру внешней поверхности стенки и высоту трубки. Эти значения неизвестны, поэтому расчёт проводим методом последовательных приближений.

Определяем среднелогарифмический температурный напор

Задаёмся температурой стенки в первом приближении

Задаёмся также высотой трубок

Приведённая высота поверхности (длина трубки): (мм):

При

, .

Так как Z > 2300, то режим течения плёнки конденсата турбулентный.

При плёночной конденсации сухого насыщенного пара и смешанном режиме течения плёнки конденсата используем следующее критериальное уравнение:



Здесь Pr, Pr_ст - числа Прандтля для конденсата. При , при .

Учитывая, что находим средний по длине коэффициент теплоотдачи

Далее необходимо определить коэффициент теплоотдачи к воде .

Среднеарифметическая температура воды :

Число Рейнольдса для вторичного теплоносителя (вода):

При физические свойства воды: ;

; ; .

Режим движения воды турбулентный, поэтому число Нуссельта рассчитывают по формуле:



Перепад температур по толщине стенки оцениваем в 1єС, тогда:

Определяем коэффициент теплоотдачи к воде :

Определяем коэффициент теплопередачи от пара к воде K, :

Средняя плотность теплового потока q, Вт/м²:

Поверхность теплообмена в первом приближении F, м²:

Число трубок в одном ходе m, :

Число ходов 4 и всего трубок n = 4 87,6 =350

Высота трубок в первом приближении H, :

Температуры стенок трубок :

Полученные значения величин отличаются более чем на 10%, поэтому производим повторный расчет принимая .

Повторный расчёт

Пусть приведенная высота поверхности (длина трубки) равна:

Режим течения пленки конденсата турбулентный, поэтому расчет ведем по формуле:

здесь , - числа Прандтля для конденсата.

При , при

Учитывая, что

то:

Для вторичного теплоносителя при

Определяем коэффициент теплоотдачи к воде :

Определяем коэффициент теплопередачи от пара к воде K, :

Средняя плотность теплового потока q, Вт/м²:

Поверхность теплообмена в первом приближении F, м²:



Число трубок в одном ходе - 87.

Число ходов 4 и всего трубок n = 4 87 = 348 сохраняются прежними.

Высота трубок во втором приближении H, :

Температуры стенок трубок :

Совпадение полученных значений с ранее принятыми лежит в пределах точности расчета, таким образом, окончательно принимаеми м.

Определяем внутренний диаметр корпуса теплообменника :

В данном случае выбираем шаг труб и коэффициент заполнения трубной решетки.

Определяем диаметры патрубков:



- парового

при

- водяного

Полученные значения диаметров патрубков следует округлить до ближайших стандартных размеров.

3. Гидродинамический расчёт

Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству при конденсации пара на пучке вертикальных или горизонтальных трубок, как правило, не определяется. Величина такого сопротивления при нормальной эксплуатации теплообменных аппаратов, работающих с небольшими скоростями греющего пара - до 10 м/с в межтрубном пространстве, очень мала.

Для вторичного теплоносителя (вода):

Коэффициент сопротивления трения :

Сопротивление трения :



Коэффициенты местных сопротивлений равны:

- удар и поворот потока во входной и выходной камерах

- вход воды из камер в трубки и выход из трубок в камеры

- поворот на угол 180⁰ в камерах

Суммарный коэффициент равен:

Местные сопротивления :

Общее сопротивление вторичного теплоносителя :

Мощность, необходимая для перемещения теплоносителя :



Библиографический список

1. Тепловой и гидравлический расчёт теплообменного аппарата [Текст]: метод. Указания / Е. В. Михайленко. - Ухта: УГТУ, 2013. - 36с.

2. Вукалович, М. П. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара / М. П. Вукалович, С. П. Рывкин, А. А. Александров. - М.: Изд-во стандартов, 1969. - 408с.

Размещено на Allbest.ru