Внутренний диаметр кожуха,мм

Содержание.

1. Введение

2. Теплофизические свойства горячего и холодного теплоносителей (c_pm, l, n, r, Pr).

3. Мощность теплообменного аппарата (Q, кВт) по исходному заданию.

4. Средняя разность температур (q_m, ^OC).

5. Предварительное определение водяного эквивалента поверхности нагрева (kF, кВт/К) и размеров аппарата (k – по оценке).

6. Конструктивные характеристики теплообменного аппарата (для кожухотрубного аппарата – внутренний диаметр кожуха, число ходов, диаметры, длина и число труб, размещение труб в трубной решетке; для ТА «Труба в трубе» – число потоков, число секций, внутренний и наружный диаметры труб).

7. Определение коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке (a₁, Вт/м²К).

8. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю (a₂, Вт/м²К).

9. Дополнительные тепловые сопротивления S(d_i /l_i), м²К/Вт.

10. Коэффициент теплопередачи (k, Вт/м²К) и водяной эквивалент поверхности нагрева (kF, Вт/К).

11. Мощность теплообменного аппарата (Q, кВт) по данным проверочного расчета (расчет второго рода), конечные температуры потоков (t₂, t_2,^OC).

12. Гидравлический расчет теплообменного аппарата (суммарные гидравлические сопротивления ТА по пути горячего и холодного теплоносителей, мощность привода насосов).

13. Графическая часть проекта (схема ТА, температурная диаграмма теплоносителей).

14. Список литературы.

1. Введение.

Теплообменным аппаратом (ТА) называется устройство, назначением которого является передача тепла от одного тела к другому.ТА широко применяются в нефте-добывающей,газовой и химической промышленности ,при транспорте и хранении нефти,нефтепродуктов и газа.В нефтедобывающей промышленности ТА являются составной частью компрессорных установок ,водогрейных и парогенераторных установок и т.д.В газовой промышленности ТА применяются в энергетических установках компрессорных станций магистральных газопроводов,газобензиновых заводах , на установках низкотемпературной сепарации газа и т.д.В нефтеперерабатывающей и химической промышленностях. ТАприменяются для нагрева сырья ,охлаждения целевых продуктов и полуфабрикатов, на энергетических и компрессорных установках и т.д. Широкое распространение ТА в нефтяной и газовой промышленности обязывает специалистов уметь их рассчитывать, обобщять опыт эксплуатации и анализировать рабочий процесс.Эффективная работа ТА приводит к сокращению расхода топлива

и улучшает технико-экономические показатели установок.

2. Теплофизические свойства теплоносителей.

Горячий теплоноситель			Холодный теплоноситель
Название	t₁,°С	t₂,°С	G₁ , кг/с	Название	t₁,°С	t₂,°С
Продукты сгорания				Мазут

Теплофизические свойства продуктов сгорания определим по таблице (II-2.4) при средней температуре t_ср1=(t₁+t₂)/2=(230+160)/2=195⁰C.

Теплофизические свойства мазута определим по таблице (П-1.10) при средней температуре τ_ср1=(τ₁+τ₂)/2=(55+145)/2=100⁰C.

	r, кг/м³	c_pm, кДж/кг	l, Вт/м×°С	n×10^-6, м²/с	b×10⁴, К^-1	Pr
Продукты Сгорания	0,748	1,097	0,04	32,80	-	0,67
Мазут	913,4	2,07	0,1156		-

3. Мощность теплообменного аппарата (Q, кВт) по исходному заданию.

Теплота горячего теплоносителя.

Q₁= G₁× c_pm₁×(t₂-t₁)= 8×1,097×(230-160)=614,32 кВт; Примем h=0,965 –коэффициент учитывающий тепловые потери в окружающую среду.

Теплота холодного теплоносителя.

Q₂=Q₁×h ; Q₂=614,32×0,965=592,82 кВт;

Массовый расход холодного теплоносителя.

4. Средняя разность температур (θ_m ,⁰C).

; θ₁и θ₂ - наибольшая и наименьшая разности температур теплоносителей.

θ₁= θ_ma+0,5ΔT; θ₂= θ_ma-0,5ΔT;

θ_ma – средняя арефметическая разность температур теплоносителей.

˚С

ΔT – характерестическая разность температур;

; где Δt = t₁-t₂; Δτ = τ₂-τ₁

Предварительно принимаем коэффициент противоточности Р=0,5. Тогда:

= =114,02˚С;

θ₁= θ_ma+0,5ΔT=95+0,5·114,02=152,01˚С; θ₂= θ_ma-0,5ΔT=95-0,5·114,02=38˚С;

=82,26˚С

Рассчитаем минимальный коэффициент противоточности P_min:

P_min = = = - 0,41;

5. Предварительное определение водяного эквивалента поверхности нагрева (kF,кВт/⁰С ) и размеров аппарата.

Принимаем:

α₂ = 70 Вт/м^{2 0}С – коэффициент теплоотдачи в трубном пространстве (I-20);

α₁ = 150 Вт/м^{2 0}С – коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве (I-20);

R₂ =30·10^-4 м^{2 0}С/Вт – термическое сопротивление на внутренней стенке трубы (I-22);

R₁ =35·10^-4 м^{2 0}С/Вт – термическое сопротивление на наружной стенке трубы (I-22);

R_ст= δ/λ = 2·10^-3/44 м^{2 0}С/Вт - термическое сопротивление стали (I-23);

Коэффициент теплопередачи:

=37 Вт/м^{2 0}С;

Водяной эквивалент поверхности нагрева (расчетный):

(kF) = = 7,46 кВт/⁰С; F= kF/k_p=7468/37=201,8 м²;

Площади проходных сечений трубного (f₂) и межтрубного пространства (f₁):

f₂= = =0,007 м²; f₁= = =0,35 м²;

6. Конструктивные характеристики теплообменного аппарата.

Внутренний диаметр кожуха,мм

Наружный диаметр труб d_нт,мм

Число ходов по трубам n_z

Площадь проходного сечения ƒ·10²,м²

Одного хода по трубам

3.4

В вырезе перегородки

9.6

Между перегородками

14,6

Длина труб l,мм

Площадь поверхности теплообмена F,м²

Расположение труб:

7. Определение коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке (α₁,Вт/м²К) .

Средняя скорость теплоносителя

d_вт=d_нт-2δ=20-4=16 мм - внутренний диаметр труб.

Числа подобия теплоносителя,движущегося в трубах теплообменника при средней арифметической температуре потока.

Число Прандтля теплоносителя при средней температуре стенки труб.

Pr_c₁= 0,68 при t=150⁰C

С=0,021; j=0,8; y=0,43 - коэффициенты взятые при Re>10⁴ (I-30)

8. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю (α₂, Вт/м²К) .

Средняя скорость теплоносителя

Числа подобия теплоносителя,движущегося в межтрубном пространстве теплообменника при средней арифметической температуре потока.

Число Прандтля теплоносителя при средней температуре стенки труб.

Pr_c₂=442 при t=100⁰C

где С_z=1 – учитывает зависимость α₂ от числа рядов труб в пучке (I-32)

С₁=0,71; n=0,5; m=0,36; коэффициенты взятые при Re<10³ (I-32)

C=C_п ·C_з ·C_б=0,968·0,784·0,928=0,682;

C_п- учитывает влияние на конвективный теплообмен потока,проходящего через окна сегментных перегородок (I-33).

C_з- учитывает влияние на конвективный теплообмен потоков теплоносителя,проходящих через зазоры между перегородкой и кожухом (I-34).

C_б- учитывает влияние на конвективный теплообмен потока,который минует трубный пучок и движется в зазоре между пучком труб и кожухом(I-35).

9. Дополнительные тепловые сопротивления (Σ(δ/λ),м²К/Вт)

Дополнительные термические сопротивления примем:

- сопротивление загрязнений на внутренней стороне труб R₁=30·10^-4

- сопротивление загрязнений на наружной стороне труб R₂=50·10^-4

- сопротивление стали (углеродистая 30) R_c_т=2/44·10^-4

10. Коэффициент теплопередачи (k, Вт/м²К) и водяной эквивалент поверхности нагрева (kF, Вт/К).

Коэффициент теплопередачи данного теплообменника.

Вт/м^{2 0}С;

Водяной эквивалент поверхности нагрева данного теплообменника.

kF=F·k_p=197·25=7.76 кВт/⁰С;

Сравним с расчетным

Погрешность составляет 3,76%

Водянной эквивалент горячего и холодного теплоносителей.

Приведенный водянной эквивалент.

Введем

Физическая тепловая мощность выбранного стандартного тепообменника.

Действительные температуры теплоносителей на выходе из теплообменника.

Расхождение с заданными температурами состовляют соотвтственно 3% и 1%.

12. Гидравлический расчет теплообменного аппарата.

12 Следующая ⇒