Сравнение поверхностей теплообмена по энергетическим характеристикам
Необходимо выбрать оптимальную поверхность теплообмена из гладких труб ( ; ) и труб с кольцевыми выступами (d/D=0,94; t/D=0,5 ст. 375 [2]).
Рисунок 2. Труба с кольцевыми выступами и гладкая труба Расчет теплообменника с гладкими трубами. Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя , равной 2 м/с. Необходимое сечение канала можно определить из уравнения сплошности:
,
где G2 – расход греющего теплоносителя, кг/с; -принятая скорость нагреваемого теплоносителя, м/с; - плотность греющего теплоносителя, взятая по средней температуре, oC. Тогда необходимое сечение канала будет:
,
где G2=121,5 кг/с; м/с; кг/м3 м2. Определяем приблизительное число труб в одном ходу:
,
где м2; м, внутренний диаметр труб. шт. Найдем общее число трубок:
,
где число ходов в аппарате. шт. Т.к. аппарат водоводяной то выбираем компоновку по концентрическим окружностям. Точное число трубок определяем исходя из табл. 23.1 [6] шт. Окончательное число труб принимаем:
,
где шт., количество трубок на диаметре, которое вычитается за счет перегородки. шт. Определяем приблизительный внутренний диаметр обечайки:
,
где S шаг разбивки труб в трубной решетке, т. к. трубы крепятся в решетке развальцовкой то мм коэффициент заполнения площади трубной решетки трубами (зависит от числа ходов по трубному пространству), т. к. то . мм Конечно диаметр принимаем по табл. 15.1 [6] Dвн=650 мм. Далее уточняем скорость нагреваемого теплоносителя: ,
где количество труб в одном ходу , шт. м/с. Определяем площадь межтрубного сечения для греющего теплоносителя:
,
где мм толщина перегородки в межтрубном пространстве, принятая конструктивно. м2. Определяем скорость греющего теплоносителя в межтрубном пространстве:
,
м/с. Определяем смоченный периметр по греющему теплоносителю:
, мм. Определяем эквивалентный диаметр по греющему теплоносителя:
,
мм. В результате перерасчета задаемся другой температурой стенки oC по этой температуре определяем Prст=3,848 по таблице 11 [1]. Определим число Рейнольдса для нагреваемого теплоносителя:
,
. Определим число Рейнольдса для греющего теплоносителя:
,
. Определим числа Нуссельта для греющего и нагреваемого теплоносителей по формуле Михеева, так как режим течения турбулентный :
, где - число Прандтля, принимается по таблице 1; ; . Определим коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя:
,
Вт/(м2К). Определим коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя:
,
Вт/(м2К). Проверяем температуру стенки:
,
oC. Полученная температура незначительно отличается от предварительно принятой. Определим коэффициент теплопередачи: ,
где Вт/(мК) коэффициент теплопроводности трубки по табл. 7 [1], м, толщина стенки трубки, коэффициент загрязнения. Вт/(м2К). Определим расчетную поверхность теплообмена аппарата;
,
м2. Определим активную длину трубок:
,
где средний диаметр, м. м. Определим конструктивность аппарата: , условие соблюдается. Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя , равной 1 м/с. Необходимое сечение канала можно определить из уравнения сплошности:
,
где G2 – расход греющего теплоносителя, кг/с; -принятая скорость нагреваемого теплоносителя, м/с; - плотность греющего теплоносителя, взятая по средней температуре, oC. Тогда необходимое сечение канала будет:
,
где G2=121,5 кг/с; м/с; кг/м3 м2. Определяем приблизительное число труб в одном ходу:
,
где м2; м, внутренний диаметр труб. шт. Найдем общее число трубок:
,
где число ходов в аппарате. шт. Т.к. аппарат водоводяной то выбираем компоновку по концентрическим окружностям. Точное число трубок определяем исходя из табл. 23.1 [6] шт. Окончательное число труб принимаем:
,
где шт., количество трубок на диаметре, которое вычитается за счет перегородки. шт. Определяем приблизительный внутренний диаметр обечайки:
,
где S шаг разбивки труб в трубной решетке, т. к. трубы крепятся в решетке развальцовкой то мм коэффициент заполнения площади трубной решетки трубами (зависит от числа ходов по трубному пространству), т.к. то . мм Конечно диаметр принимаем по табл. 15.1 [6] Dвн=900 мм. Далее уточняем скорость нагреваемого теплоносителя: ,
где количество труб в одном ходу
,
шт. м/с. Определяем площадь межтрубного сечения для греющего теплоносителя:
,
где мм толщина перегородки в межтрубном пространстве, принятая конструктивно. м2. Определяем скорость греющего теплоносителя в межтрубном пространстве:
,
м/с. Определяем смоченный периметр по греющему теплоносителю: ,
мм. Определяем эквивалентный диаметр по греющему теплоносителя:
,
мм. Определим число Рейнольдса для нагреваемого теплоносителя: , . Определим число Рейнольдса для греющего теплоносителя:
,
. Определим числа Нуссельта для греющего и нагреваемого теплоносителей по формуле Михеева, так как режим течения турбулентный :
,
где - число Прандтля, принимается по таблице 1; ; . Определим коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя:
,
Вт/(м2К). Определим коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя:
,
Вт/(м2К). Проверяем температуру стенки:
,
oC. Полученная температура незначительно отличается от предварительно принятой. Определим коэффициент теплопередачи:
,
где Вт/(мК)) коэффициент теплопроводности трубки по табл. 7 [1], м, толщина стенки трубки. коэффициент загрязнения Вт/(м2К). Определим расчетную поверхность теплообмена аппарата;
,
м2. Определим активную длину трубок:
,
где средний диаметр, м. м. Определим конструктивность аппарата: , условие соблюдается. Гидравлический расчет для гладких труб. Для скорости нагреваемого теплоносителя , равной 1 м/с: Определим полную длину трубок: , где м толщина трубной решетки принятая конструктивно. м высота выступа трубок принятая конструктивно. м. При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по трубному пространству находим по формуле Блазиуса:
,
. Определим потери давления на трение по трубному пространству:
,
где количество ходов по трубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по трубному пространству:
, где сумма коэффициентов местных сопротивлений, где xвх – коэффициент местного сопротивления при входе потока в камеру, принимаем xвх=1,5; xвых – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из камеры, принимаем xвых=1,5; xп – коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 180°, принимаем xп=2,5; xвх.тр – коэффициент местного сопротивления при входе потока в трубки, принимаем xвх=0,5; xвых.тр – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из трубок, принимаем xвых=1,0; Па. Определим потерю давления по трубному пространству:
,
Па. Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения воды по трубному пространству:
,
Вт. При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по межтрубному пространству находим по формуле Блазиуса:
,
. Определим потери давления на трение по межтрубному пространству:
,
где количество ходов по межтрубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по межтрубному пространству:
,
где сумма коэффициентов местных сопротивлений Па. Определим потерю давления по межтрубному пространству:
, Па. Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения конденсата по межтрубному пространству:
,
Вт. Для скорости нагреваемого теплоносителя , равной 2 м/с: Определим полную длину трубок:
,
где м толщина трубной решетки принятая конструктивно. м высота выступа трубок принятая конструктивно. м. При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по трубному пространству находим по формуле Блазиуса:
,
. Определим потери давления на трение по трубному пространству:
, где количество ходов по трубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по трубному пространству:
,
где сумма коэффициентов местных сопротивлений, где xвх – коэффициент местного сопротивления при входе потока в камеру, принимаем xвх=1,5; xвых – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из камеры, принимаем xвых=1,5; xп – коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 180°, принимаем xп=2,5; xвх.тр – коэффициент местного сопротивления при входе потока в трубки, принимаем xвх=0,5; xвых.тр – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из трубок, принимаем xвых=1,0; Па. Определим потерю давления по трубному пространству:
,
Па. Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения воды по трубному пространству:
,
Вт. При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по межтрубному пространству находим по формуле Блазиуса:
,
. Определим потери давления на трение по межтрубному пространству:
,
где количество ходов по межтрубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по межтрубному пространству:
,
где сумма коэффициентов местных сопротивлений Па. Определим потерю давления по межтрубному пространству:
,
Па. Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения конденсата по межтрубному пространству:
,
Вт.
Расчет теплообменника с кольцевыми выступами. Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя , равной 2 м/с (т.к. мы задаемся той же скоростью то расчеты до определения чисел Нуссельта такие же как и для гладких труб). Для определения среднего коэффициента теплоотдачи (для капельных жидкостей) при d/D=0,935 и t/D=0,5 используется уравнение подобия для критерия Нуссельта следующего вида (формула 6.33 [2]):
,
где . В результате перерасчета задаемся другой температурой стенки oC по этой температуре определяем Prст=4,865 по таблице 11 [1]. Определим число Нуссельта для нагреваемого теплоносителя: , . Определим число Нуссельта для греющего теплоносителя по формуле Михеева, так как режим течения турбулентный :
,
. Определим коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя:
,
Вт/(м2К). Определим коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя:
,
Вт/(м2К). Проверяем температуру стенки: ,
oC. Полученная температура незначительно отличается от предварительно принятой. Определим коэффициент теплопередачи:
,
где Вт/(мК) теплопроводность латуни, м коэффициент загрязнения. Вт/(м2К). Определим расчетную поверхность теплообмена аппарата;
,
м2. Определим активную длину трубок:
,
где средний диаметр, м. м. Определим конструктивность аппарата: , условие соблюдается. Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя , равной 1 м/с (т.к. мы задаемся той же скоростью то расчеты до определения чисел Нуссельта такие же как и для гладких труб). Определим число Нуссельта для нагреваемого теплоносителя:
,
. Определим число Нуссельта для греющего теплоносителя по формуле Михеева, так как режим течения турбулентный :
,
. Определим коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя:
, Вт/(м2К). Определим коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя:
,
Вт/(м2К). Проверяем температуру стенки:
,
oC. Полученная температура незначительно отличается от предварительно принятой. Определим коэффициент теплопередачи:
,
где Вт/(мК) теплопроводность латуни, м коэффициент загрязнения. Вт/(м2К). Определим расчетную поверхность теплообмена аппарата; ,
м2. Определим активную длину трубок:
,
где средний диаметр, м. м. Определим конструктивность аппарата: , условие соблюдается. Гидравлический расчет для кольцевых выступов. Для скорости нагреваемого теплоносителя , равной 1 м/с: Определим полную длину трубок:
,
где м толщина трубной решетки принятая конструктивно. м высота выступа трубок принятая конструктивно. м. Коэффициент трения вычисляем по формуле 6.35 [2]: ,
где . Определим потери давления на трение по трубному пространству:
,
где количество ходов по трубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по трубному пространству:
,
где сумма коэффициентов местных сопротивлений, где xвх – коэффициент местного сопротивления при входе потока в камеру, принимаем xвх=1,5; xвых – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из камеры, принимаем xвых=1,5; xп – коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 180°, принимаем xп=2,5; xвх.тр – коэффициент местного сопротивления при входе потока в трубки, принимаем xвх=0,5; xвых.тр – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из трубок, принимаем xвых=1,0; Па. Определим потерю давления по трубному пространству:
,
Па. Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения воды по трубному пространству:
,
Вт. При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по межтрубному пространству находим по формуле Блазиуса:
,
.
Определим потери давления на трение по межтрубному пространству: ,
где количество ходов по межтрубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по межтрубному пространству:
,
где сумма коэффициентов местных сопротивлений Па. Определим потерю давления по межтрубному пространству:
,
Па. Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения конденсата по межтрубному пространству:
,
Вт. Для скорости нагреваемого теплоносителя , равной 2 м/с: Определим полную длину трубок: ,
где м толщина трубной решетки принятая конструктивно. м высота выступа трубок принятая конструктивно. м. Коэффициент трения вычисляем по формуле 6.35 [2]:
,
где Определим потери давления на трение по трубному пространству:
,
где количество ходов по трубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по трубному пространству:
,
где сумма коэффициентов местных сопротивлений, где xвх – коэффициент местного сопротивления при входе потока в камеру, принимаем xвх=1,5; xвых – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из камеры, принимаем xвых=1,5; xп – коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 180°, принимаем xп=2,5; xвх.тр – коэффициент местного сопротивления при входе потока в трубки, принимаем xвх=0,5; xвых.тр – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из трубок, принимаем xвых=1,0; Па. Определим потерю давления по трубному пространству:
,
Па. Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения воды по трубному пространству:
,
Вт. При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по межтрубному пространству находим по формуле Блазиуса: ,
. Определим потери давления на трение по межтрубному пространству:
,
где количество ходов по межтрубному пространству. Па. Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по межтрубному пространству:
,
где
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (204)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |