Определение рациональных размеров пластинчатых теплообменных аппаратов
Определение размеров теплообменника и оценка основного влияния тепловых и гидродинамических характеристик пластин, температур и расходов теплоносителей на размеры теплообменника и суммарную мощность, расходуемую в нем посредством решения уравнений.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 332,0 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/
УДК 621.1.016
Определение рациональных размеров пластинчатых теплообменных аппаратов
С.А. Кондаков
Рассмотрено влияние схемы движения теплоносителей на эффективность пластинчатого теплообменника. Получены уравнения, позволяющие определить размеры теплообменника и оценить влияние тепловых и гидродинамических характеристик пластин, температур и расходов теплоносителей на размеры теплообменника и суммарную мощность, расходуемую в нем.
Системы охлаждения энергетического оборудования, технологических установок, зданий и сооружений потребляют большое количество энергии. Использование теплообменных аппаратов высокой интенсивности позволяет увеличить эффективность систем охлаждения, повысить их надежность в эксплуатации. Для этих целей часто используют пластинчатые теплообменники с большой поверхностью теплообмена.
Одним из преимуществ пластинчатого теплообменного аппарата является возможность достаточно просто реализовать наиболее эффективную схему движения теплоносителей - схему противотока.
В общем случае для пластинчатых теплообменников существует три основных способа размещения пластин, обеспечивающих одноходовое движение теплоносителей, многоходовое с равным количеством ходов и многоходовое с неравным количеством ходов. При одноходовом течении оба теплоносителя двигаются противотоком по плоским параллельным каналам. При многоходовом движении с равным количеством ходов появляется возможность обеспечения больших скоростей движения, коэффициентов теплоотдачи и других параметров, чем для одноходового движения. Схема противотока при движении теплоносителей сохраняется. Необходимость во многоходовом течении с неравным количеством ходов возникает в тех случаях, когда отношение расходов жидкостей велико или появляется необходимость уменьшения перепада давления с одной стороны. При неравном количестве ходов жидкостей в теплообменнике возникает прямоток, что приводит к уменьшению эффективности теплоотдачи.
Для теплообменного аппарата с противоточным движением теплоносителей соотношение между теплоотводом и размерами может быть получено из уравнения [1] тепловой гидродинамический пластина
.
Здесь - коэффициент эффективности теплообменника; - теплоотвод в теплообменнике; - максимальная разность температур теплоносителей в теплообменнике; - число единиц переноса тепла; - коэффициент теплопередачи в теплообменнике; площадь поверхности теплообмена; , - наименьшая и наибольшая величины массовых теплоемкостей потоков теплоносителей (произведение массового расхода теплоносителя на его удельную теплоемкость ).
Для пластинчатого теплообменника величина
,
где , - коэффициенты теплоотдачи в теплообменнике; толщина пластины; коэффициент теплопроводности материала пластины.
Тогда
.
Здесь коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластинах.
Коэффициенты теплоотдачи и в теплообменнике могут быть выражены как
, или ;
, или .
Здесь , - массовые скорости теплоносителей в каналах теплообменника; - приведенная длина канала пластины; - число ходов теплоносителя в теплообменнике; , - средние удельные теплоемкости теплоносителей; - суммарный объем каналов, образованных поверхностью теплообмена;
,
коэффициенты пропорциональности.
Уравнение для определения площади поверхности теплообмена имеет вид
,
где - коэффициент компактности поверхности теплообмена.
При многоходовом течении с большим неравным количеством ходов необходимо учитывать уменьшение эффективности теплообмена. Для кожухотрубных теплообменников это можно сделать с помощью диаграммы эффективность . Эти диаграммы основаны на предположении, что поток теплоносителя перемешивается в межтрубном пространстве, т. е. температура в поперечном сечении корпуса теплообменника постоянна.
В пластинчатых теплообменниках каналы для потоков разделены пластинами, поэтому отсутствуют поперечные течения, возникающие в кожухотрубных аппаратах.
Результаты исследования различных схем размещения пластин представлены в [2] как зависимость коэффициента , на который умножается среднелогарифмическая разность температур или делится значение при противотоке , от параметра .
На рис. 1-3 приведены зависимости от параметра для схем течения жидкостей 2-1; 3-1; 4-1 при значениях от 1 до 10. Здесь , - температуры жидкостей на входе в теплообменник и выходе из него.
Таким образом, может быть определено число единиц переноса теплоты в формуле (1).
Представим потери давления в каналах теплообменника следующим образом:
,
;
,
,
и -
коэффициенты пропорциональности.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Суммарная мощность, расходуемая в теплообменнике, будет равна сумме мощностей и , расходуемых на перемещение обоих теплоносителей в каналах теплообменника.
где , - средние значения плотностей теплоносителей.
В качестве примера на рис. 4 представлены результаты расчета пластинчатого теплообменника, выполненного из пластин типа 0,6 [3], [4].
Размещено на http://www.allbest.ru/
Параметры теплоносителей (воды): температура греющей воды на входе в теплообменник 0С, на выходе из теплообменника 0С, температура нагреваемой воды на входе в теплообменник 0С, на выходе из теплообменника 0С, расходы воды кг/с, кг/с.
Анализ результатов рас-четов показывает, что в тех случаях, когда отношение расходов жидкостей велико, совместное решение уравнений (1) и (2) позволяет оценить целесообразность замены противоточной схемы движения теплоносителей на многоходовое течение с неравным количеством ходов.
С помощью уравнений (1) и (2) можно найти рациональные геометрические размеры теплообменника, соотношение этих размеров, обеспечивающие требуемые значения гидравлического сопротивления и суммарной мощности, расходуемой в теплообменнике; оценить влияние геометрических, тепловых и гидродинамических параметров поверхности теплообмена, температур и расходов теплоносителей на характеристики теплообменника.
Список литературы
1. Кейс, В.М. Компактные теплообменники: [пер. с англ.] / В.М. Кейс, А.Л. Лондон/ - М.: Энергия, 1967. - 224 с.
2. Справочник по теплообменникам: 2 т. / пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко [и др.]. - М.:Энергоатомиздат, 1987. - Т. 2 .-352 с.
3. Коваленко, Л.М. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи/ Л.М. Коваленко, А.Ф. Глушков. - М.:Энергоатомиздат, 1986. - 240 с.
4. Водяные тепловые сети: справ. пособие по проектированию / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев [и др.]; под ред Н.К. Громова, Е.П. Шубина.-М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация 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 17.11.2009Проектирование 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 17.07.2012Характеристика 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 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 23.04.2010Применение 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 23.01.2022Конструктивный расчет рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника. Определение интенсивности процессов теплообмена, расходов и скоростей движения греющего и нагреваемого теплоносителей. Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей.
курсовая работа [476,3 K], добавлен 21.02.2021Выбор из типовых теплообменников оптимального с точки зрения эффективности теплопередачи. Определение стоимости теплообменника. Относительное движение теплоносителей в поверхностных теплообменниках. Температурная схема движения потоков при прямотоке.
контрольная работа [178,4 K], добавлен 04.12.2009Понятие и применение теплообменных аппаратов в производстве пищевых продуктов, их характеристики и классификация. Роль, значение и особенности технологического процесса стерилизации молока. Расчет проекта кожухотрубного теплообменника для нагревания.
курсовая работа [20,9 K], добавлен 07.05.2009Расчет параметров воздухоразделительной установки: балансов переохладителей азотной флегмы, кубовой жидкости и жидкого кислорода, баланса теплообменника-ожижителя. Определение массовых расходов. Расчет теплообменных аппаратов. Удельные затраты энергии.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 02.09.2012Расчёт цилиндрических обечаек согласно ГОСТ 14249-89. Расчет горизонтальных аппаратов с различными видами днищ. Оценка требуемых свойст и размеров опор для вертикальных аппаратов. Конструирование фланцевого соединения. Определение размеров отверстий.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 17.09.2012Характеристика теплообменника с плавающей головкой (конструкция, размеры, рабочая среда). Выбор конструкционного материала. Расчет деталей на прочность и подбор стандартных или унифицированных деталей. Требования к изготовлению и параметры теплообменника.
курсовая работа [583,1 K], добавлен 21.03.2012Расчет температур молока и воды в пастеризационно-охладительной установке. Определение коэффициента теплопередачи, числа пластин. Выбор и обоснование схемы компоновки оборудования в производственных помещениях. Механизм и этапы расчета потерь давления.
курсовая работа [720,0 K], добавлен 04.05.2019Технологическая 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 10.04.2017Расчет 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 09.12.2014Конструкторский расчет рекуперативного теплообменника. Выбор стандартной модели биметаллического воздухонагревателя типа КсК при заданных исходных данных (греющей и нагреваемой среды и их начальных и конечных температур). Оптимальные условия его роботы.
курсовая работа [53,7 K], добавлен 15.07.2010Определение основных размеров подшипника и предельных отклонений на присоединительные размеры. Расчёт предельных диаметров и допусков резьбового соединения. Выбор поверхности центрирования и посадки для шлицевого соединения. Расчет допусков размеров.
курсовая работа [112,9 K], добавлен 09.04.2014Понятие и назначение, сферы применения и устройство, основные элементы кожухотрубного теплообменника. Последовательность теплового, гидравлического и прочностного расчетов кожухотрубного теплообменника, исследование необходимых справочных данных.
методичка [85,6 K], добавлен 23.01.2011Составление материального и теплового балансов. Расход теплоносителей и электроэнергии. Типы производственных процессов. Определение размеров и количества аппаратов периодического и непрерывного действия. Характеристика вспомогательного оборудования.
методичка [1,6 M], добавлен 15.12.2011Классификация теплообменных аппаратов. Проведение поверочного теплового и гидравлического расчётов нормализованного кожухотрубного теплообменного аппарата, предназначенного для охлаждения масла водой с заданной начальной и конечной температурой.
контрольная работа [64,1 K], добавлен 16.03.2012
