Тепловой расчет и выбор теплообменника
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]
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]. δ3/λ3– термическое сопротивление загрязнений с внутренней и наружной поверхностей труб, (м2К)/Вт. δ3/λ3 = 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.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... 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. (1133)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |