Расчёт пароводяного теплообменного аппарата
Основные размеры вертикального четырёхходового трубчатого теплообменника. Определение внутреннего диаметра его корпуса. Расчет числа Нуссельта. Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству при конденсации пара.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.04.2015 |
| Размер файла | 454,9 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/
МИНОНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Ухтинский государственный технический университет»
(УГТУ)
Кафедра теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции
Курсовая работа
Расчёт пароводяного теплообменного аппарата
Выполнил:
Гафаров А.Р.
Проверил:
Бердник А.Г.
Ухта
2014
Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Тепловой расчёт теплообменного аппарата
3. Гидродинамический расчёт
Библиографический список
теплообменник гидравлический пароводяной
Введение
Теплообменные аппараты применяют как отдельные агрегаты или элементы в энергетических и технологических установках в различных областях промышленности и сельского хозяйства.
Курсовая работа по дисциплине «Тепломассообмен» включает в себя тепловой и гидродинамический расчёты одного из рекуперативных теплообменных аппаратов, мощности, необходимой для перемещения каждого теплоносителя в теплообменнике и выполнение его эскиза. Для конструирования и расчёта предлагаются три типа рекуперативных теплообменных аппаратов с различными схемами движения теплоносителей.
1. Исходные данные
Определить величину поверхности теплообменника и основные размеры вертикального четырёхходового трубчатого теплообменника, предназначенного для нагрева воды от до . Вода движется внутри латунных трубок , наружный диаметр которых внутренний - толщина стенки со скоростью . Греющим теплоносителем является сухой насыщенный водяной пар с давлением и скоростью который конденсируется на внешней поверхности трубок. Количество передаваемой теплоты Потери теплоты в окружающую среду не учитывать.
2. Тепловой расчёт теплообменного аппарата
Определяем параметры греющего пара:
.
Определяем расход первичного теплоносителя , кг/с:
Определяем расход вторичного теплоносителя , кг/с:
где - теплоёмкость воды при средней температуре , .
Для расчёта коэффициента теплоотдачи к внешней поверхности трубки при конденсации пара надо знать температуру внешней поверхности стенки и высоту трубки. Эти значения неизвестны, поэтому расчёт проводим методом последовательных приближений.
Определяем среднелогарифмический температурный напор
Задаёмся температурой стенки в первом приближении
Задаёмся также высотой трубок
Приведённая высота поверхности (длина трубки): (мм):
При
, .
Так как Z > 2300, то режим течения плёнки конденсата турбулентный.
При плёночной конденсации сухого насыщенного пара и смешанном режиме течения плёнки конденсата используем следующее критериальное уравнение:
Здесь Pr, Prст - числа Прандтля для конденсата. При , при .
Учитывая, что находим средний по длине коэффициент теплоотдачи
Далее необходимо определить коэффициент теплоотдачи к воде .
Среднеарифметическая температура воды :
Число Рейнольдса для вторичного теплоносителя (вода):
При физические свойства воды: ;
; ; .
Режим движения воды турбулентный, поэтому число Нуссельта рассчитывают по формуле:
Перепад температур по толщине стенки оцениваем в 1єС, тогда:
Определяем коэффициент теплоотдачи к воде :
Определяем коэффициент теплопередачи от пара к воде K, :
Средняя плотность теплового потока q, Вт/м2:
Поверхность теплообмена в первом приближении F, м2:
Число трубок в одном ходе m, :
Число ходов 4 и всего трубок n = 4 87,6 =350
Высота трубок в первом приближении H, :
Температуры стенок трубок :
Полученные значения величин отличаются более чем на 10%, поэтому производим повторный расчет принимая .
Повторный расчёт
Пусть приведенная высота поверхности (длина трубки) равна:
Режим течения пленки конденсата турбулентный, поэтому расчет ведем по формуле:
здесь , - числа Прандтля для конденсата.
При , при
Учитывая, что
то:
Для вторичного теплоносителя при
Определяем коэффициент теплоотдачи к воде :
Определяем коэффициент теплопередачи от пара к воде K, :
Средняя плотность теплового потока q, Вт/м2:
Поверхность теплообмена в первом приближении F, м2:
Число трубок в одном ходе - 87.
Число ходов 4 и всего трубок n = 4 87 = 348 сохраняются прежними.
Высота трубок во втором приближении H, :
Температуры стенок трубок :
Совпадение полученных значений с ранее принятыми лежит в пределах точности расчета, таким образом, окончательно принимаеми м.
Определяем внутренний диаметр корпуса теплообменника :
В данном случае выбираем шаг труб и коэффициент заполнения трубной решетки.
Определяем диаметры патрубков:
- парового
при
- водяного
Полученные значения диаметров патрубков следует округлить до ближайших стандартных размеров.
3. Гидродинамический расчёт
Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству при конденсации пара на пучке вертикальных или горизонтальных трубок, как правило, не определяется. Величина такого сопротивления при нормальной эксплуатации теплообменных аппаратов, работающих с небольшими скоростями греющего пара - до 10 м/с в межтрубном пространстве, очень мала.
Для вторичного теплоносителя (вода):
Коэффициент сопротивления трения :
Сопротивление трения :
Коэффициенты местных сопротивлений равны:
- удар и поворот потока во входной и выходной камерах
- вход воды из камер в трубки и выход из трубок в камеры
- поворот на угол 1800 в камерах
Суммарный коэффициент равен:
Местные сопротивления :
Общее сопротивление вторичного теплоносителя :
Мощность, необходимая для перемещения теплоносителя :
Библиографический список
1. Тепловой и гидравлический расчёт теплообменного аппарата [Текст]: метод. Указания / Е. В. Михайленко. - Ухта: УГТУ, 2013. - 36с.
2. Вукалович, М. П. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара / М. П. Вукалович, С. П. Рывкин, А. А. Александров. - М.: Изд-во стандартов, 1969. - 408с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение внутреннего диаметра корпуса теплообменника. Температура насыщенного сухого водяного пара. График изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева. Вычисление площади поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи.
контрольная работа [165,6 K], добавлен 29.03.2011Теплообменные аппараты – устройства передачи тепла от одной среды к другой, их классификация; схемы движения теплоносителей. Гидравлическое сопротивление элементов теплообменного аппарата. Подбор нормативного вертикального подогревателя сетевой воды.
курсовая работа [368,3 K], добавлен 10.04.2012Конструкция и принцип работы подогревателя сетевой воды. Теплопередача при конденсации и движении жидкости по трубам. Оценка прочности крышки теплообменника. Тепловой, гидравлический и прочностной расчет параметров рекуперативного теплообменного аппарата.
курсовая работа [186,8 K], добавлен 02.10.2015Конструкторский расчет вертикального подогревателя низкого давления с пучком U–образных латунных труб диаметром d=160,75 мм. Определение поверхности теплообмена и геометрических параметров пучка. Гидравлическое сопротивление внутритрубного тракта.
контрольная работа [230,6 K], добавлен 18.08.2013Тепловой расчёт подогревателя, описание его работы. Прочностной расчёт деталей. На основе представленных расчётов определение влияния изменений величины давления пара на температуру насыщения пара, средний коэффициент теплоотдачи, поверхность теплообмена.
курсовая работа [62,2 K], добавлен 15.12.2009Физические свойства теплоносителей. Расчет числа Нуссельта. Определение количества тепла, получаемого нагреваемой водой. Средний температурный напор. Графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности нагрева для прямотока и противотока.
контрольная работа [199,6 K], добавлен 03.12.2012Определение характера течения горячего и холодного теплоносителей в каналах теплообменника. Выбор вида критериального уравнения для потоков. Составление уравнения теплового баланса. Нахождение поверхности нагрева рекуперативного теплообменного аппарата.
практическая работа [514,4 K], добавлен 15.03.2013Подбор коэффициентов теплоотдачи и расчет площади теплообменника. Определение параметров для трубного и межтрубного пространства. Конденсация паров и факторы, влияющие на охлаждение конденсата. Гидравлический расчет кожухотрубчатого теплообменника.
курсовая работа [142,2 K], добавлен 25.04.2016Расчет средней температуры воды, среднелогарифмического температурного напора из уравнения теплового баланса. Определение площади проходного и внутреннего сечения трубок для воды. Расчет коэффициента теплопередачи кожухотрубного теплообменного аппарата.
курсовая работа [123,7 K], добавлен 21.12.2011Определение величины и направления потоков теплоты и массы. Критериальные уравнения для расчета теплообмена. Конденсация пара в пластинчатых и кожухотрубчатых теплообменниках. Допущения Нуссельта, их решения. Поверхностная и объемная конденсация.
лекция [858,4 K], добавлен 15.03.2014Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме. Расчет установки сетевых подогревателей. Процесс расширения пара в приводной турбине питательного насоса. Определение расходов пара на турбину. Расчет тепловой экономичности ТЭС и выбор трубопроводов.
курсовая работа [362,8 K], добавлен 10.06.2010Расчет тепловой нагрузки аппарата, температуры парового потока, движущей силы теплопередачи. Зона конденсации паров. Определение термических сопротивлений стенки, поверхности теплопередачи. Расчет гидравлического сопротивления трубного пространства.
контрольная работа [76,7 K], добавлен 16.03.2012Общая характеристика теплообменных аппаратов и их применение в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Конструктивный, проверочный и гидравлический расчет теплообменного аппарата, построение температурной диаграммы.
курсовая работа [663,7 K], добавлен 10.10.2011Технологическая схема устройства, ее анализ и обоснование. Выбор конструкционного материала, тепловой и материальный расчет кожухотрубного теплообменника. Определение параметров тепловой изоляции. Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.04.2016Определение скорости пара и диаметра колонны, гидравлический расчёт тарелок. Определение числа тарелок и высоты колонны, тепловой расчёт установки, расчёт штуцеров. Штуцер для ввода исходной смеси, для вывода паров дистиллята, для вывода кубового остатка.
курсовая работа [631,8 K], добавлен 25.05.2023Общая характеристика и расчет основных параметров подогревателей высокого давления. Определение рабочих моментов собственно подогревателя, охладителя пара и конденсата. Изучение схемы движения теплообменивающихся сред в исследуемом подогревателе.
контрольная работа [41,1 K], добавлен 09.04.2012Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора. Расчет режимных и конструктивных характеристик ступеней сепарации пара. Определение толщины стенки коллектора на периферийном участке. Гидравлический расчет первого контура.
курсовая работа [456,5 K], добавлен 13.11.2012Тепловой и конструктивный расчет отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа и секционного водоводяного теплообменника. Подбор критериальных уравнений для процессов теплообмена. Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.12.2010Определение предварительного расхода пара на турбину. Расчет установки по подогреву сетевой воды. Построение процесса расширения пара. Расчёт сепараторов непрерывной продувки. Проверка баланса пара. Расчёт технико-экономические показателей работы станции.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.10.2013Определение внутреннего диаметра статора и длины магнитопровода, предварительного числа эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Магнитное напряжение воздушного зазора.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.01.2015
