Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Тепловой расчет и выбор теплообменника




Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Любой теплообменный аппарат можно рассчитать по двум уравнениям теплового баланса и теплопередачи [3]:

, (1.1)

где Q – теплота, переданная от горячего теплоносителя к холодному, кВт;

m1, m2 – массовые расходы теплоносителей, кг/с;

с1, с2 – массовые теплоемкости теплоносителей, кДж/(кг·К);

t1, t2 – температуры горячего и холодного теплоносителей, ˚С;

индексы: ΄, ΄΄ - вход и выход теплоносителя;

η – КПД теплообменника.

Тепловой поток Q можно определить по уравнению теплопередачи, кВт:

. (1.2)

Здесь коэффициент теплопередачи k, кВт/(м2К). Для предварительного выбора секции теплообменника, в первом приближении задается примерное значение коэффициента теплопередачи k ≈ 2 кВт/(м2К); Δt – средняя логарифмическая разность температур между теплоносителями, К:

, (1.3)

если , или среднеарифметическая, К:

если , где – большая разность температур между теплоносителями в К для противотока при условии ; – меньшая разность температур, К.

Произведем тепловой расчет в пиковом режиме.

˚С;

˚С;

, следовательно, среднюю логарифмическую разность температур между теплоносителями найдем по (1.3):



˚С .

Выразим примерную поверхность подогревателя в пиковом режиме из (1.2), м2:

.

Произведем тепловой расчет в базовом режиме.

˚С;

˚С;

, следовательно, среднюю логарифмическую разность температур между теплоносителями найдем по (1.3):

˚С.

Выразим примерную поверхность подогревателя в пиковом режиме из (1.2), м2:

.

Так как значение примерной поверхности подогревателя в пиковом режиме больше, чем в базовом, то дальнейший расчет будем проводить для пикового режима.

По (1.1) определим массовые расходы горячей и холодной воды, принимая η = 0,9, кг/с:

;

.

Определение объемных расходов теплоносителей, м3/с:

,

где плотности воды ρ1, ρ2 (кг/м3) и теплоемкости с1, с2 (кДж/(К·кг)) находятся по табл.1.2 при средних температурах ˚С и ˚С.

 

Таблица 1.2

Теплофизические свойства воды на линии насыщения [3]

t, ˚С ρ,кг/м3 с, кДж/(кг·К) λ, Вт/мК 10-6 ν, м2 104 β, 1/К Pr
4,17 0,648 0,556 4,49 3,54
4,18 0,659 0,478 5,11 2,98
4,19 0,668 0,415 5,70 2,55
4,20 0,674 0,365 6,32 2,21
4,21 0,680 0,326 6,95 1,95
4,22 0,683 0,295 7,52 1,75
4,23 0,685 0,272 8,08 1,60
4,25 0,686 0,252 8,64 1,47
4,27 0,686 0,233 9,19 1,36
4,29 0,685 0,217 9,72 1,26
4,31 0,684 0,203 10,3 1,17

 

Определение необходимого проходного сечения теплообменника по трубам, м2:

,

где w – скорость горячей воды, которая задается в первом приближении в диапазоне 0,5 – 2,5 м/с. При меньших значениях скорости снижается коэффициент теплопередачи, а при больших – значительно возрастает гидравлическое сопротивление теплообменника, а следовательно и мощность привода насоса.

По определенному проходному сечению f1 выбирается секция теплообменника, уточняются для нее скорости теплоносителей в трубах и межтрубном пространстве, м/с:

;

где fT, fMT – реальные проходные сечения по трубам и межтрубному пространству для выбранной секции. Выбран подогреватель марки МВН-2050-34. Трубные пучки этих подогревателей набраны из стальных труб диаметрами dH =0,016 м и dB = 0,0132 м.

Определение режимов движения теплоносителей:

где w – скорости теплоносителей, м/с;

d – внутренний диаметр труб для горячей воды и эквивалентный диаметр межтрубного пространства для холодной, м;

v – коэффициенты кинематической вязкости теплоносителей при их средних температурах, м2/с;

Re – числа подобия Рейнольдса для теплоносителей.

где dВ= 0,0132 м.

где dЭ = 0,0201 м.

Re>104 в обоих случаях, значит режимы движения теплоносителей турбулентные и для расчета коэффициентов теплоотдачи следует использовать уравнение подобия:

где Pr – число Прандтля теплоносителей при их средних температурах;

PrС – числа Прандтля теплоносителей при температуре стенки труб, которая принимается в первом приближении, ˚С:

,

где t1 и t2 – средние температуры теплоносителей.

,

 

 

Учитывая малую толщину стальных труб и высокий коэффициент теплопроводности стали, коэффициент теплоотдачи можно определить по формуле для плоских стенок, Вт/(м2К):

где α1 α2 – коэффициенты конвективной теплоотдачи со сторон горячего и холодного теплоносителей, Вт/(м2К);

δ– толщина труб теплообменника, м;

λ– коэффициент теплопроводности стенки труб, Вт/(мК), λ = 46,5 по табл.XXVII[4].

δ33– термическое сопротивление загрязнений с внутренней и наружной поверхностей труб, (м2К)/Вт. δ33 = 0,0004-0,0006 по табл. 1-3 [1].

Определим коэффициенты конвективной теплоотдачи, Вт/(м2К):

,

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле, Вт/(м2К):

где м.

Затем находим в первом приближении необходимую поверхность теплообмена по формуле, м2:

.

Определим температуру стенки, ˚С:

 

.

При tC = 109,37˚С ≈110˚С PrC = 1,6.

Пересчет уравнений подобия:

,

Полученные результаты отличаются от первоначальных менее чем на 2%. Поэтому пересчет не требуется.

Определим количество секций теплообменника:

,

где FC – поверхность теплообмена одной секции, м2.

 




Читайте также:
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (944)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.017 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7