Тепломассообменное оборудование

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет.

1 Греющий теплоноситель направляем в межтрубное пространство, а нагреваемый - в трубное пространство.

2 Определяем средние температуры теплоносителей как среднее арифметическое температур на входе и выходе теплоносителей:

,

.

3 В таблице П-7 и П-10 по средним температурам теплоносителей определяем их теплофизические свойства: [1, с.99]

,

,

,

; ; .

4 Вычисляем тепловую мощность ТОА.

. [1, с.7]

5 Вычисляем неизвестный расход греющего теплоносителя.

,

где - коэффициент потерь в окружающую среду.

6 Из таблицы 1 задаемся средней скоростью движения теплоносителей. Как правило скорость в межтрубном пространстве меньше чем в трубном. [1, с.5]

Принимаем: ; .

7 Определим режим течения теплоносителей.

Так как в межтрубном пространстве имеются поперечные перегородки, то течение там поперечно-продольное и для греющего теплоносителя определяющим размером является наружный диаметр теплообменных трубок.

,

, [1, с.10]

.

8 С учетом п. 7 вычисляем коэффициенты теплоотдачи обоих теплоносителей, задавшись в первом приближении температурой стенки трубки равной среднему арифметическому между средними температурами теплоносителей:

.

Из таблиц П-7 и П-10 определим: по средней температуре теплоносителей:

,

.

Из таблиц П-7 и П-10 определим: по средней температуре стенки:

,

.

Для греющего теплоносителя используем критериальное уравнение продольно-поперечного обтекания трубного пучка :

, [1, с.20]

где (определяем по таблице 6, полагая, что расстояние между перегородками равно диаметру кожуха ТОА).

.

Для нагреваемого теплоносителя воспользуемся критериальным уравнением М.А. Михеева .

, [1, с.14]

где - поправка при турбулентном режиме. [1, с.14]

.

Вычисляем коэффициенты теплоотдачи:

, [1, с.10]

.

9 Вычисляем коэффициент теплопередачи по (7) предварительно определив в таблице П-2 по средней температуре стенки коэффициент теплопроводности материала стенки и в таблице П-1 величину термического сопротивления загрязнений . [1, с.91]

,, [1, с.9]

.

10 Для определения среднелогарифмического температурного напора графически изобразим изменение температуры по длине ТОА (рис. 1) и определим большую и меньшую разность температуры для противоточной схемы течения теплоносителей:

Рисунок 1 - Схема движения теплоносителей в ТОА: противоток

,

,

где и - большая и меньшая разности температур теплоносителей.

Затем определяем средний температурный напор для прямоточных и противоточных ТОА:

. [1, с.38]

11 Из уравнения теплопередачи (1) определяем площадь поверхности теплообмена:

температура теплоноситель площадь арифметический

. [1, с.6]

12 Уточняем температуру стенки по (2):

,

, [1, с.6]

,

,

.

13 Так как погрешность превышает 2, то возвращаемся к п. 7, где вместо принимаем за среднюю температуру стенки . По новым температурам стенки, , , определяем критерий Прандтля стенки для греющего и нагреваемого теплоносителей:

,

.

После чего расчет повторяем:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

14 Так как погрешность превышает 2, то возвращаемся к п. 7, где вместо принимаем за среднюю температуру стенки . По новым температурам стенки, , , определяем критерий Прандтля стенки для греющего и нагреваемого теплоносителей:

,

.

После чего расчет повторяем:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Так как относительная погрешность не превышает 2 %, считаем тепловой расчет выполненным верно.

15 При построении графика изменения температуры теплоносителей по поверхности теплообмена необходимо рассчитать три промежуточных точки. Для этого разобьем поверхность теплообмена на четыре примерно равные части по . Затем для противотока рассчитаем по три промежуточных температуры для каждого теплоносителя. [1, с.40]

, ,

,,

где и - текущие значения температуры, соответственно, греющего и нагреваемого теплоносителя;

- текущее значение площади поверхности, измеряя ее от входа в теплообменник, ;

и - соответственно, расходные теплоемкости или водяные эквиваленты теплоносителей, .[1, с.40]

,

.

Для греющего теплоносителя:

; ; .

,

,

.

Для нагреваемого теплоносителя:

; ; .

,

,

.

По определенным площадям и соответствующей температуре построим график изменения температуры теплоносителей, изображенный на Рисунке 2.

16 Предварительно полагая, что рассчитываемый ТОА одноходовой, определяем количество теплообменных трубок:

, [1, с.45]

Здесь определяется по средней температуре нагреваемого теплоносителя из таблицы П-7.

.



Размещено на http://www.allbest.ru/

- греющий; Размещено на http://www.allbest.ru/

- нагреваемый.

Рисунок 2 - График изменения температуры теплоносителей

17 Определяем длину трубок.

.

18 Так как трубки в ТОА не рекомендуется применять более 7 м в длину, то принимаем длину трубок теплообмена - 6 м. Тогда число трубок в одном ходе будет равно:

.

Общее количество трубок в аппарате:

. [1, с.45

19 Определяем число ходов в ТОА.

. [1, с.45]

Принимаем число ходов - 189.

20 Определим диаметр кожуха ТОА.

Принимаем шаг труб . [1, с.46]

Из таблицы 8 определяем:

. [1, с.46]

Откуда:

.

Тогда получаем:

, [1, с.46]

где - кольцевой зазор между крайними трубами и кожухом.

.

Округляя до ближайшего стандартного значения, окончательно получаем ??=0,500 м.

21 Определяем потери давления в трубном пространстве за счет гидравлического сопротивления.

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления при изотермическом течении, так как используем формулу Блазиуса:



[1, с.54]

Влияние неизотермичности потока в данном случае несущественно.

Вычисляем потери давления.

,. [1, с.73]

где - общая длина трубы.

.

22 Определяем потери давления на местных сопротивлениях.

- входная и выходная камера (удар и поворот);

- вход в трубное пространство и выход из него;

- поворот на 180 из одной секции в другую через промежуточную камеру,

где - коэффициент аэродинамического сопротивления.

Суммарные местные сопротивления:

.

Потери давления вычисляем по формуле:

. [1, с.67]



23 Определяем потери давления для трубного пространства.

. [1, с.75]

24 Определяем потери давления в межтрубном пространстве.

Поскольку сопротивление трения составляет ничтожную долю местных сопротивлений, то им пренебрегаем, полагая, что полное сопротивление пучков труб складывается только из местных сопротивлений:

- вход в межтрубное пространство под углом к рабочему потоку;

- выход из межтрубного пространства под углом ;

- поворот на 180 через перегородку в межтрубном пространстве.

Число рядов труб по ходу потока определяем, как максимальное:

.

Тогда:

.

Так как поперечных ходов в данном ТОА - 11, то:

.

Суммарные местные сопротивления:

,

.

Определяем потери давления:

, ,

где - определяем из таблицы П-10 по средней температуре теплоносителя.

.

25 Определяем потребную мощность насоса для прокачки греющего теплоносителя:

, [1, с.77]

где - КПД насоса или вентилятора.

26 Определяем потребную мощность насоса для прокачки нагреваемого теплоносителя:

.

На этом расчет закончен.



Список использованных источников

Дахин, С.В. Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов непрерывного действия: учебное пособие / С.В. Дахин. - Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. - 110 с.

Размещено на Allbest.ru

...