ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННИКА ТИПА «ТРУБА В ТРУБЕ»

Исходные данные

1 - горячий теплоноситель масло МС-20

;

;

;

2 - холодный теплоноситель - вода

;

;

; ;

Материал стенки – латунь;

Потери теплоты ;

Длина секции ;

;

Решение

1. Определение количества передаваемой теплоты и параметров потоков, проходящих через аппарат

Средняя температура масла

При этой температуре для масла МС-20

;

Расход масла

Количество передаваемой теплоты

С учетом тепловых потерь

Найдем неизвестную температуру воды на выходе из уравнения

 

Найдем массовый расход воды

Теплоемкость воды остается постоянной в широких пределах и равна

 

 

Средняя температура воды

При этой температуре:

 

2. Выбор теплофизических характеристик потоков

 

Для масла МС-20 при :

; ;

;

Для воды при :

; ;

;

 

3. Определение средней разности температур

 

4. Расчет коэффициента теплопередачи

 

Число Рейнольдса для масла

- режим движения ламинарный

Определим коэффициент теплоотдачи от масла к стенке

 

Так как температура стенки неизвестна, в первом приближении принимаем

При этой температуре

Число Грасгофа

Число Рейнольдса для воды

- режим движения турбулентный

Эквивалентный диаметр кольцевого канала

Принимаем

При этой температуре

 

Линейный коэффициент теплопередачи

 

5. Определение поверхности теплообмена

 

Общая длина теплообменника

 

Поверхность теплообмена

 

Число секций

 

 

Таблица 1

Варианты задачи 1.Расчет теплообменника типа "труба в трубе"

NN	Теплоносители	Расход, кг / с	Температура, ºC	Материал стенки	λ,   Вт м град	Диаметры труб, мм	Скорость, м / с	Потери теплоты Δ, %	Длина секции ℓ1, м
1-горячий	2-холодный	G1	G2	t1’	t1”	t2’	t2"	d2 / d1	D	ω1	ω2
	Масло ТР	Вода	-	-				-	Латунь		16 / l2		3,5	1,2	2,0	1,5
	Масло МС	Вода	-	-				-	Латунь		18 / 14		5,0	1,5	1,5	1,75
	Вода	Вода	1,6	2,0		-			Сталь		35 / 32		-	-	3,0	1,5
	Вода	Вода	2,0	1,2		-			Сталь		38 / 34		-	-	2,5	1,75
	Масло МС	Вода	-	-				-	Латунь		22 / 19		1,0	2,0	2,4	1,6
	Масло ТР	Вода	-	-				-	Латунь		16 / 14		0,8	1,5	1,5	1,7
	Вода	Масло МС	2,5	3,0		-			Сталь		48 / 44		-	-	3,0	1,8
	Вода	Масло МК	3,0	0,8		-			Сталь		42 / 38		-	-	2,5	1,6
	Вода	Масло МС	-	-				-	Латунь		32 / 28			1,2	1,0	1,5
	Масло МС	Вода	-	-				-	Латунь		36 / 32		0,9	2,2	1,5	1,8
	Вода	Вода	4,0	4,5		-			Сталь		48 / 43		-	-	3,0	1,5
	Вода	Вода	2,3	4,0		-			Сталь		52 / 48		-	-	4,0	2,0
	Масло ТР	Вода	-	-				-	Латунь		40 / 36		1,5	2,0	4,5	1,55
	Масло МК	Вода	-	-				-	Латунь		53 / 50		1,2	3,0	3,5	1,6
	Вода	Вода	2,0	1,6		-			Сталь		38 / 34		-	-	2,8	1,7
	Вода	Вода	1,5	3,0		-			Сталь		50 / 46		-	-	2,0	2,2
	Масло МК	Вода	-	-				-	Латунь		38 / 32		1,0	2,5	1,8	2,1
	Масло МС	Вода	-	-				-	Латунь		36 / 32		1,0	2,0	1,5	1,9
	Вода	Масло МС	5,0	2,0		-			Сталь		60 / 56		-	-	1,0	2,0
	Вода	Масло ТР	2,0	2,0		-			Сталь		42 / 38		-	-	3,8	2,0
	Масло МС	Вода	-	-				-	Латунь		44 / 40		1,0	2,0	4,0	1,9
	Масло ТР	Вода	-	-				-	Латунь		40 / 37		1,0	2,5	3,3	1,8
	Вода	Вода	1,8	2,6		-			Сталь		38 / 32		-	-	2,7	2,0
	Вода	Вода	1,2	1,9		-			Сталь		36 / 30		-	-	2.,9	1,8
	Масло МС	Вода	-	-				-	Латунь		28 / 24		1,2	2,8	3,0	1,8

Масло ТР - трансформаторное масло

 

Таблица 2

Физические свойства трансформаторного масла

		892,5	1,549	0,1123	70,5	8,14	629,8	6,80
	886,4	1,620	0,1115	37,9	7,83	335,5	6,85
	880,3	1,666	0,1106	22,5	7,56	198,2	6,90
	874,2	1,729	0,1098	14,7	7,28	128,5	6,95
	868,2	1,788	0,1090	10,3	7,03	89,4	7,00
	862,1	1,846	0,1082	7,58	6,80	65,3	7,05
	856,0	1,905	0,1072	5,78	6,58	49,5	7,10	87,8
	850,0	1,964	0,1064	4,54	6,36	38,6	7,15	71,3
	843,9	2,026	0,1056	3,66	6,17	30,8	7,20	59,3
	837,8	2,086	0,1047	3,03	6,00	25,4	7,25	50,5
	831,8	2,144	0,1038	2,56	5,83	21,3	7,30	43,9
	852,7	2,202	0,1030	2,20	5,67	18,1	7,35	38,8
	819,6	2,261	0,1022	1,92	5,50	15,7	7,40	34,9

 

Таблица 3

Физические свойства масла марки МК

	911,0	1, 645	0,1510		9,94		8,56
	903,0	1,712	0,1485		9,68		8,64
	894,5	1,758	0,1461	691,2	9,23		8,71
	887,5	1,804	0,1437	342,0	8,97		8,79
	879,0	1,851	0,1413	186,2	8,69		8,86
	871,5	1,897	0,1389	110,6	8,39	961,4	8,95
	864,0	1,943	0,1363	69,8	8,14	603,3	9,03
	856,0	1,989	0,1340	46,6	7,89	399,3	9,12
	848,2	2,085	0,1314	32,3	7,61	273,7	9,20
	840,7	2,081	0,1290	24,0	7,33	202,1	9,28
	838,0	2,127	0,1264	17,4	7,11	145,2	9,37
	825,0	2,173	0,1240	13,4	6,92	110,4	9,46
	817,0	2,219	0,1214	10,7	6,69	87,3	9,54
	809,2	2,265	0,1188	8,7	6,53	70,3	9,65
	801,6	2,311	0,1168	7,1	6,25	56,9	9,73

 

Таблица 4

Физические свойства масла МС-20

-10	990,З	1,951	0,136	-	7,75	-	6.24	-
	903,б	1,980	0,135	-	7.58	-	6,24	-
+10	897,9	2,010	0,135	-	7,44	-	6.31	-
	892,3	2,043	0.134		7,30		6,35
	886,6	2,072	0,132		7,19		6,38
	881,0	2,106	0,131		7,08		6,42
	875,3	2,135	0,130		7.00		6,46
	869,6	2,165	0,129	91,9	6,86	798,5	6.51
	864,0	2,198	0.128	58,4	6,75	498,3	6,55
	858,3	2,227	0,127	39,2	6,67	336,5	6.60
	852,7	2,261	0.126	27,5	6,56	234,4	6,64
	847,0	2,290	0,125	20,3	6.44	171,7	6.69
	841,3	2,320	0,124	15,7	6.36	132,4	6.73
12О	835,7	2,353	0,123	12,1	6,25	101,0	6,77
	830,0	2,382	0,122	9,6	6,17	79,8	6,82
	824,4	2,420	0,121	7,5	6,08	61,8	6,87
	818,7	2,445	0,120	6,5	6,00	53,2	6,92

 

 

Физические свойства воды на линии насыщения Таблица 5

	1,013	999,9	0,00	4,212	55,1	13,1	1,789	13,67
	1,013	999,7	42,04	4,191	57,4	13,7	1,306	9,52
	1,013	998,2	83,91	4,183	59,9	14,3	1,006	7,02
	1,013	995,7	125,7	4,174	61,8	14,9	0,805	5,42
	1,013	992,2	167,5	4,174	63,5	15,3	0,659	4,31
	1,013	988,1	209,3	4,174	64,8	15,7	0,556	3,54
	1,013	983,2	251,1	4,179	65,9	16,0	0,478	2,98
	1,013	977,8	293,0	4,187	66,8	16,3	0,415	2,55
	1,013	971,8	335,0	4,195	67,4	16,6	0,365	2,21
	1,013	965,3	377,0	4,208	68,0	16,8	0,326	1,95
	1,013	958,4	419,1	4,220	68,3	16,9	0,295	1,75
	1,43	951,0	461,4	4,233	68,5	17,0	0,272	1,60
	1,98	943,1	503,7	4,250	68,6	17,1	0,252	1,47
	2,70	934,8	546,4	4,266	68,6	17,2	0,233	1,36
	3,61	926,1	589,1	4,287	68,5	17,2	0,217	1,26
	4,76	917,0	632,2	4,313	68,4	17,3	0,203	1,17
	6,18	907,6	675,4	4,346	68,3	17,3	0,191	1,10
	7,92	897,3	719,3	4,380	67,9	17,3	0,181	1,05
	10,03	883,9	763,3	4,417	67,4	17,2	0,173	1,00
	12,55	876,0	807,8	4,459	67,0	17,1	0,165	0,96
	15,55	863,0	852,5	4,505	66,3	17,0	0,158	0,93
	19,08	852,8	897,7	4,565	65,5	16,9	0,153	0,91
	23,20	840,3	943,7	4,614	64,5	16,6	0,148	0,89
	27,98	827,3	990,2	4,681	63,7	16,4	0,145	0,88
	33,48	813,6	1037,5	4,766	62,8	16,2	0,141	0,87
	39,78	799,0	1035,7	4,844	61,8	15,9	0,137	0,86
	45,94	784,0	1135,1	4,949	60,5	15,6	0,135	0,87
	55,05	767,9	1185,3	5,070	59,0	15,1	0,133	0,88
	64,19	750,7	1236,8	5,230	57,4	14,6	0,131	0,90
	74,45	732,3	1290,0	5,485	55,3	13,9	0,129	0,93
	85,92	712,5	1344,9	5,736	54,0	13,2	0,128	0,97
	98,70	691,1	1402,2	6,071	52,3	12,5	0,128	1,03

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

 

Институт энергетики и автоматизированных систем

 

Кафедра ТиЭС

 

 

Контрольная работа по «Теплотехнике»