Тепловой расчет кожухотрубного теплообменника
Расчет коэффициента теплопередачи через тонкостенные трубы. Определение площади поверхностного нагрева и массового расхода холодного теплоносителя. Анализ температуры нагреваемого теплоносителя по длине прямоточного и противоточного теплообменников.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.06.2021 |
| Размер файла | 251,8 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/
- Оглавление
- Введение
- 1. Определение тепловой мощности
- 2. Определение среднего температурного напора
- 3. Определение коэффициентов теплоотдачи
- 4. Расчет коэффицинта теплопередачи через тонкостенные трубы
- 5. Определение площади поверхностного нагрева
- 6. Расчет количества труб
- Библиографический список
Введение
Дано:
Тип теплообменника - пароводяной;
Расположение труб - горизонтальное;
Материал труб - сталь;
Р1 = 0,15 МПа;
mt1 = 1,75 кг/с;
= 70 oC;
= 95 oC;
n = 16 шт;
l = 0,2 м;
dвн = 50 мм;
dн = 55 мм.
Найти:
Ф; mt2; F; nтр.
1. Определение тепловой мощности
Рассчитаем тепловую мощность теплообменника, 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 холодного теплоносителя в кг/с по формуле:
(2)
где - температура холодного теплоносителя на входе и выходе аппарата, К;
Cp2 - массовая изобарная теплоемкость теплоносителя, (Дж/кг•К), принимается по справочным таблицам в зависимости от вида теплоносителя при его средней температуре.
,
,
Cp2 = 4197,4 Дж/кг•К[1]
,
2. Определение среднего температурного напора
Начертим схему теплообменника и графики изменения температуры теплоносителей при прямоточном и противоточном их движении.
Рисунок 1 Схема теплообменника
Определим температуру насыщения tн по таблице физических свойств водяного пара в состоянии насыщения при давлении p1 = 0,15 МПа
tн = 112 оС
Рисунок 2 Изменение температуры греющего и нагреваемого теплоносителей по длине прямоточного (а) и противоточного (б) теплообменников
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.
3. Определение коэффициентов теплоотдачи
Для начала, найдем температуру стенки по формуле:
(6)
,
Определим коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенкам труб б1:
(7)
где - 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 = 2226,033 кДж/кг; [2]
= 966 кг/м3; = 0,8 кг/м3[2]
= 0,67 Вт/(м•К) [1]
= 0,364 • 10-6 м2/с[1]
,
Определим число Рейнольдса для холодного теплоносителя по формуле: теплопередача нагрев противоточный
(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 l/d и числа Рейнольдса. При l/d = 40, = 1,2;
Pr - число Прандтля для теплоносителя.
- число Прандтля для стенки, определяется по температуре стенки;
Pr = 2,25[1]
= 1,2[2]
Так как теплоносителем является вода, то отношение = 1
,
Определим коэффициент теплоотдачи б2 в Вт/(м2•К)
(10)
.
4. 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
.
5. Определение площади поверхностного нагрева
Площадь поверхностного нагрева теплообменного аппарата 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.
6. Расчет количества труб
Количество труб можно определить по формуле:
,
где - длина трубы, м;
,
Вывод: Провели тепловой расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата, получили следующие значения:
Ф = 3899,056 кВт
mt2 = 0,037 кг/с
F = 5,54 м2
nтр = 160 шт.
Библиографический список
1. Цветков, Ф.Ф. Задачник по тепломассообмену: 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, Д.Д. Харисов; под ред. А.Ф. Фаюршин, М.Г. Динисламов]; ФГБОУ ВПО. - М.: Башкирский Государственный Аграрный Университет, 2014. - 12 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет кожухотрубных и пластинчатых теплообменников. Графо-аналитический метод определения коэффициента теплопередачи и поверхности нагрева. Гидравлический расчет кожухотрубных теплообменников, трубопроводов воды, выбор насосов и конденсатоотводчика.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 30.11.2015Конструкция теплообменника ГДТ замкнутого цикла. Определение потери давления теплоносителя при прохождении его через аппарат. Тепловой, гидравлический расчет противоточного рекуперативного теплообменника газотурбинной наземной установки замкнутого цикла.
курсовая работа [585,3 K], добавлен 14.11.2012Теплообмен со стороны теплоносителя. Основные конструктивные характеристики пучка теплообменных труб парогенератора АЭС. Массовая скорость рабочего тела. Поверочный расчет толщины трубки поверхности нагрева. Расчет сферических камер раздачи теплоносителя.
курсовая работа [303,5 K], добавлен 10.11.2012Общие сведения о приборах учета тепловой энергии и теплоносителя. Состав теплосчетчика. Функции, выполняемые тепловычислителем. Способы измерения расхода теплоносителя. Датчики расхода теплоносителя. Погрешность показаний электромагнитных расходомеров.
контрольная работа [545,6 K], добавлен 23.12.2012Расчет 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 21.12.2011Тепловой, конструктивный и гидравлический расчет кожухотрубного теплообменника. Определение площади теплопередающей поверхности. Подбор конструкционных материалов и способ размещения трубных решеток. Выбор насоса с необходимым напором при перекачке воды.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 15.01.2011Сравнительный анализ теплообменников. Технологический процесс нагрева растительного масла. Теплотехнический, конструктивный, гидравлический и прочностной расчет теплообменника. Определение тепловой изоляции внутренней и наружной поверхностей трубы.
дипломная работа [710,6 K], добавлен 08.09.2014Определение 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 29.03.2011Принципиальная тепловая схема парогенератора. Предварительный расчет тепловой мощности, расхода теплоносителя и рабочего тепла. Выбор материалов и параметров. Определение гидравлических сопротивлений препятствующих движению теплоносителя и рабочего тела.
курсовая работа [356,4 K], добавлен 09.08.2012Расчет отопительной нагрузки, тепловой нагрузки на горячее водоснабжение поселка. Определение расхода и температуры теплоносителя по видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха. Гидравлический расчет двухтрубных тепловых сетей.
курсовая работа [729,5 K], добавлен 26.08.2013Расчет 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 16.03.2012Методы расчёта коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Вычисление расчётного значения коэффициента теплопередачи. Определение опытного значения коэффициента теплопередачи и сопоставление его значения с расчётным. Физические свойства теплоносителя.
лабораторная работа [53,3 K], добавлен 23.09.2011Основное назначение парогенератора ПГВ-1000, особенности теплового расчета поверхности нагрева. Способы определения коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к рабочему телу. Этапы расчета коллектора подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева.
курсовая работа [183,2 K], добавлен 10.11.2012Характеристика объектов теплоснабжения. Расчет тепловых потоков на отопление, на вентиляцию и на горячее водоснабжение. Построение графика расхода теплоты. Определение расчетных расходов теплоносителя в тепловой сети. Расчет магистрали тепловой сети.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.08.2012Расчет тепловой нагрузки и теплового баланса аппарата. Определение температурного напора. Приближенная оценка коэффициентов теплоотдачи, теплопередачи и поверхности нагрева. Выбор кожухотрубчатого и пластинчатого теплообменника из стандартного ряда.
курсовая работа [668,6 K], добавлен 28.04.2015Парогенератор АЭС как единичный теплообменный аппарат или их совокупность. Тепловой расчет поверхности нагрева прямоточного парогенератора. Конструкторский расчет элементов. Гидродинамический расчет первого контура. Анализ результатов основных расчетов.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 10.11.2012Средства контроля и регулирования параметров теплогидравлического режима реактора. Оперативный контроль параметров расхода теплоносителя через технологический канал средствами СЦК Скала. Порядок корректировки режима при работе реактора на мощности.
отчет по практике [2,4 M], добавлен 07.08.2013Методы измерения температур теплоносителя и воздуха, давления и расхода теплоносителя, уровня воды и конденсата в баках. Показывающие, самопищущие, сигнализирующие и теплоизмерительные приборы. Принципиальные схемы автоматизации узлов тепловых сетей.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.11.2010Взаимосвязь параметров теплоносителя и рабочего тела, их влияние на показатели ядерной энергетической установки. Определение температуры теплоносителя на входе и выходе ядерного реактора. Общая характеристика метода определения параметров рабочего тела.
контрольная работа [600,3 K], добавлен 18.04.2015Конструкция и характеристики котла, технические характеристики парогенератора. Гидравлическая схема циркуляции теплоносителя. Составление теплового баланса котла и поверочный тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева. Тепловая схема и параметры.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 17.12.2014
