Тепловой расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов
Уравнение тепловой мощности теплообменника. Определение среднего температурного напора теплообменника. Расчет числа Рейнольдса для холодного теплоносителя. Расчет коэффициента теплопередачи через тонкостенные трубы и площади поверхностного нагрева.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.02.2018 |
| Размер файла | 976,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет»
Факультет: Энергетический
Кафедра: Электрических машин и электрооборудования
Специальность: Теплоэнергетика и теплотехника
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
по теме «Тепловой расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов»
Форма обучения: Очная
Курс, группа : 2, ТТ-202
Шифр 150007
Бикбов Ильсур Ильфатович
Преподаватель: к.т.н.,доцент, Инсафуддинов С.З.
Уфа 2017
ОГЛАВЛЕНИЕ
- 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ
- 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРА
- 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ
- 5. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ТОНКОСТЕННЫЕ ТРУБЫ
- 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАГРЕВА
- 7. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТРУБ
- БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Исходные данные для расчета принимаются по последним цифрам номера зачетной книжки и порядкового номера в списке группы. Номера пунктов (№ п/п) задания №1-7 - по последней цифре номера зачетной книжки; №8-10 - по предпоследней цифре; №11-17 - по последней цифре порядкового номера в списке группы
Дано:
Тип теплообменника - паровоздушный;
Расположение труб - вертикальный;
Материал труб - сталь;
Р1 = 0,20 МПа;
Р2 = 0,10 МПа;
= - 20 oC;
= 40 oC;
mt2 = 2 кг/с;
= 2,25 м/с;
H = 1,5 м;
dвн =16 мм;
dн = 20 мм.
Найти:
Ф; mt1; F; nтр.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ
Рассчитаем тепловую мощность теплообменника, Ф в кВт. Так как горячим теплоносителем является пар, то уравнение тепловой мощности имеет вид:
, (1)
где
D - расход пара, кг/с;
hn - энтальпия пара, определяется по h,s- диаграмме водяного пара в зависимости от давления как энтальпия сухого насыщенного пара (Дж/кг);
hk - энтальпия конденсата; определяется как энтальпия жидкости; считают, что в теплообменнике конденсат не переохлаждается (Дж/кг).
hn = 2693,1 кДж/кг [1]
hk = 467,081 кДж/кг [1]
Находим массовый расход горячего теплоносителя в кг/с по формуле:
(2)
- поверхностный КПД теплообменника, при хорошей теплоизоляции корпуса теплообменника
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРА
Начертим схему теплообменника и графики изменения температуры теплоносителей при прямоточном и противоточном их движении.
Рисунок 1 Схема паровоздушного теплообенника
Отопительный агрегат АО2-20, паровой воздушный.
Определим температуру насыщения tн по таблице физических свойств водяного пара в состоянии насыщения при давлении p1 = 0,20 МПа
tн = 120 оС
Найдем наибольшую и наименьшую разность температур между теплоносителями
(3)
(4)
Определим средний температурный напор в оС по формуле:
(5)
Для пароводяного типа теплообменника для прямоточного и противоточного движения теплоносителя будет одинаков.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ
Для начала, найдем температуру стенки по формуле:
(6)
Определим коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенкам труб б1:
(7)
- плотности жидкости и пара, кг/м3;
r - теплота парообразования, равная теплоте конденсации пара, Дж/кг;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
- кинематичская вязкость жидкости, м2/с;
- теплопроводность жидкости, Вт/(мК);
- наружный диаметр труб, м.
r = 2202,8 кДж/кг;
= 966 кг/м3; = 0,8 кг/м3
= 0,574 Вт/(м•К)
= 0,252 • 10-6 м2/с
Определим число Рейнольдса для холодного теплоносителя по формуле:
(8)
где
-скорость движения теплоносителя, м/с;
- кинематичская вязкость теплоносителя при его средней температуре, м2/с;
- внутренний диаметр труб, м.
Так как Re > 104, то режим течения - турбулентный.
Рассчитаем число Нуссельта по формуле для турбулентного режима течения:
(9)
где
- поправочный коэффициент, характеризующий влияние начального участка на среднюю теплоотдачу. Определяется из соотношения h/d и числа Рейнольдса. При h/d =4 , = 1,2 ;
Pr - число Прандтля для теплоносителя.
- число Прандтля для стенки, определяется по температуре стенки;
Pr = 9,45
= 1,2
Так как теплоносителем является вода, то отношение = 1
Определим коэффициент теплоотдачи б2 в Вт/(м2•К)
(10)
5. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ТОНКОСТЕННЫЕ ТРУБЫ
Для данного расчета можно воспользоваться формулой для плоской стенки:
(11)
где
- толщина стенки трубы, м. Определяется по формуле
- теплопроводность материала стенки трубы.
Для стали Вт/м•К
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАГРЕВА
Площадь поверхностного нагрева теплообменного аппарата F в м2 определяется из уравнения теплопередачи:
(12)
где
- средняя разность температур, К;
Так как теплообменник пароводяной, то площадь поверхности нагрева при прямоточном и противоточном режиме будет одинаковый.
7. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТРУБ
Количество труб можно определить по формуле:
(13)
где
;
Вывод: Провели тепловой расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата, получили следующие значения:
Ф = кВт
mt1 = кг/с
F = 12,52 м2
nтр = 1329 шт.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
кожухотрубчатый теплообменный нагрев
1. Цветков, Ф.Ф. Задачник по тепломассообмену [Текст]: учебное пособие/ Ф.Ф. Цветков, Р.В. Керимов, В.И. Величко. - 3-е издание., стер. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - 196 с., ил.
2. Методическое указание к выполнению расчетно-графической работы “Тепловой расчет кожухотрубчатых теплообменных аппаратов” [Электронный ресурс] / [Д.Х. Мигранов, С.З. Инсафуддинов; под ред. А.Ф. Фаюршин, М.Г. Динисламов]; ФГБОУ ВПО. - М. : Башкирский Государственный Аграрный Университет, 2014. - 12 с.
3. Брюханов О.Н. Тепломассообмен [Текст]: учебник / О.Н. Брюханов, С.Н. Шевченко. - М.: ИН-ФРА-М, 2012. - 464 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов. Тепловой конструктивный расчёт рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника, а также тепловой расчёт пластинчатого теплообменника. Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей.
курсовая работа [562,3 K], добавлен 29.12.2010Понятие и классификация теплообменных аппаратов. Определение площади поверхности теплообмена и коэффициента теплопередачи. Расчет гидравлических и механических характеристик устройства. Обоснование мероприятий по снижению гидравлического сопротивления.
курсовая работа [83,2 K], добавлен 17.07.2012Тепловой баланс, гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника, тепловая нагрузка аппарата. Расчет площади теплообменника и подбор коэффициентов теплопередачи. Расчет параметров и суммарная площадь для трубного и межтрубного пространства.
курсовая работа [178,8 K], добавлен 09.07.2011Подбор нормализованного конденсатора для конденсации пара. Определение тепловой нагрузки, среднего температурного напора и скорости движения воды в трубах. Расчет теплофизических свойств вертикального и горизонтального кожухотрубчатых конденсаторов.
контрольная работа [183,1 K], добавлен 16.04.2016Применение тепловых процессов, связанных с нагреванием, охлаждением, испарением и конденсацией. Осуществление непрерывного процесса нагревания органической жидкости. Общие сведения о теплообменных процессах. Расчет кожухотрубчатого теплообменника.
курсовая работа [358,6 K], добавлен 23.01.2022Технологическая схема теплообменной установки. Схема движения теплоносителей. Конструктивные характеристики теплообменника, его тепловой, гидравлический, механический расчет. Оценка тепловой изоляции. Расчет и выбор вспомогательного оборудования.
курсовая работа [591,2 K], добавлен 10.04.2017Характеристика и классификация теплообменных аппаратов. Проект горизонтального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации перегретого пара; тепловой, гидравлический и механический расчеты; определение толщины тепловой изоляции; техника безопасности.
курсовая работа [176,2 K], добавлен 13.08.2011Классификация теплообменных аппаратов. Расчёт гидравлического сопротивления теплообменника. Расчет холодильника первой ступени. Вычисление средней разности температур теплоносителей. Расчет конденсатора паров толуола и поверхности теплопередачи.
курсовая работа [688,1 K], добавлен 17.11.2009Методика теплового расчета подогревателя. Определение температурного напора и тепловой нагрузки. Расчет греющего пара, коэффициента наполнения трубного пучка, скоростных и тепловых показателей, гидравлического сопротивления. Прочностной расчет деталей.
курсовая работа [64,6 K], добавлен 05.04.2010Расчет кожухотрубчатого теплообменника для охлаждения природного газа. Определение физических характеристик охлаждаемого газа, коэффициента теплоотдачи для трубного пространства. Расчет тепловой изоляции теплообменника. Конструктивно-механический расчет.
курсовая работа [800,9 K], добавлен 09.12.2014Определение тепловой нагрузки на аппарат. Обоснованный выбор теплоносителя, который будет двигаться по трубному пространству. Конструирование и гидравлический расчет необходимой поверхности теплообменника для конденсации хлороформа оборотной водой.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 02.05.2011Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора. Уравнение теплового и материального баланса ПГ АЭС. Расчет среднего угла навивки труб поверхности нагрева. Режимные и конструктивные характеристики ступеней сепарации пара.
курсовая работа [252,6 K], добавлен 13.11.2012Проект горизонтального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации и охлаждения паров уксусной кислоты. Технологический расчет коэффициента теплопередачи, конденсатора, определение площади поверхности теплообмена. Подбор шестиходового теплообменника.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.09.2014Изучение конструкции и принципа работы спиральных теплообменников. Рабочие среды спиральных теплообменных аппаратов. Расчет тепловой нагрузки, скорости теплоносителя в трубах, расхода воды, критериев Рейнольдса и Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи.
контрольная работа [135,3 K], добавлен 23.12.2014Индекс для горячего теплоносителя и средняя движущая сила процесса нагревания. Расход теплоты с учетом потерь, объемные расходы этанола и пара. Определение максимального значения площади поверхности. Проверочный расчет теплообменника, запас поверхности.
контрольная работа [43,0 K], добавлен 04.07.2010Основные виды теплообменных аппаратов, применяемых в химической промышленности. Основы процесса, протекающего в кожухотрубчатом теплообменнике. Расчет энтальпии нефти на выходе в теплообменник, тепловой баланс и противоточная схема процесса теплообмена.
курсовая работа [735,3 K], добавлен 07.09.2012Определение скорости пара и диаметра колонны, числа тарелок и высоты колонны. Гидравлический расчет тарелок. Тепловой расчет колонны. Выбор конструкции теплообменника. Определение коэффициента теплоотдачи для воды. Расчет холодильника для дистиллята.
курсовая работа [253,0 K], добавлен 07.01.2016Классификация теплообменных аппаратов и теплоносителей. Конструкции трубчатых, пластинчатых и спиральных аппаратов поверхностного типа. Определение поверхности нагрева, длины и количества секций прямоточного водяного обогревателя горячего водоснабжения.
курсовая работа [961,6 K], добавлен 23.04.2010Предварительный расчет теплообменного аппарата и определение площадей теплообмена. Выбор геометрии трубы и определение конструктивных параметров АВОМ. Поверочный тепловой и гидравлический расчет аппарата. Расчет конструктивных элементов теплообменника.
курсовая работа [578,0 K], добавлен 15.02.2012Тепловой баланс трубчатой печи. Вычисление коэффициента ее полезного действия и расхода топлива. Определение диаметра печных труб и камеры конвекции. Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы. Гидравлический расчет змеевика трубчатой печи.
курсовая работа [304,2 K], добавлен 23.01.2016
