Определение поверхности теплообмена и конечных температур рабочих жидкостей. Расчетные уравнения теплообмена при стационарном режиме - уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Расчёт кожухотрубчатого и пластинчатого теплообменных аппаратов.
Аннотация к работе
Теплообменными аппаратами называют устройства, предназначенные для передачи тепла от одного теплоносителя к другому, а также осуществления различных технологических процессов: нагревание, охлаждения, кипения, конденсации и др. Теплообменные аппараты классифицируются по различным признакам. Удельными затратами для теплообменных аппаратов называют затраты, отнесенные к тепловой производительности в заданных условиях, во-вторых, повысить интенсивность и эффективность работы аппарата. Интенсивностью процесса или удельной тепловой производительностью теплообменного аппарата называется количество теплоты, передаваемого в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при заданном тепловом режиме.При небольших тепловых нагрузках, когда требуемая поверхность теплообмена не превышает 20-30 м2, целесообразно применение теплообменников типа «труба в трубе». Неразборный теплообменник типа «труба в трубе» изображен на рис. Эти теплообменники могут иметь один ход или несколько (обычно четное число) ходов. Многопоточные теплообменники типа «труба в трубе» принципиально не отличаются от двухпоточных. Поверхности теплообмена и основные параметры нормализованных теплообменников типа «труба в трубе» приведены в табл.В пластинчатых теплообменниках поверхность теплообмена образована набором тонких штампованных гофрированных пластин. Пространственная схема движения теплоносителей (а) и условная схема компоновки пластин (б) в однопакетном пластинчатом разборном теплообменнике: / - неподвижная плита; 2 - теплообменная пластина; 3 - прокладка; 4 - концевая пластина; 5 - подвижная плита термостойких резин. Неподвижная плита крепится к полу, пластины и подвижная плита закрепляются в специальной раме. При заданном расходе теплоносителя увеличение числа пакетов приводит к увеличению скорости теплоносителя, что интенсифицирует теплообмен, но увеличивает гидравлическое сопротивление. В условном обозначении схемы компоновки число слагаемых в числителе соответствует числу пакетов (последовательных ходов) для горячего теплоносителя, в знаменателе - для холодного; каждое слагаемое означает число параллельных каналов в пакете (в конденсаторах однопакетная компоновка пластин по ходу пара).В спиральных теплообменниках (рис.7) поверхность теплообмена образована двумя листами из углеродистой или коррозионно-стойкой стали, свернутыми на специальном станке в спирали. С помощью приваренных дистанционных штифтов между листами сохраняется одинаковое по всей спирали расстояние, равное 12 мм. Таким образом, получаются два спиральных канала, заканчивающихся в центре двумя полуцилиндрами, отделенными друг от друга перегородкой.Теплообменники из графита широко распространены в химической промышленности благодаря очень высокой коррозионной стойкости и высокой [до 100 Вт/(м*К)] теплопроводности графита. Основным элементом их является графитовый блок, имеющий форму параллелепипеда, в котором просверлены вертикальные и горизонтальные непересекающиеся отверстия для прохода теплоносителей (рис.8). С помощью боковых металлических плит в каждом блоке организуется двухходовое движение теплоносителя по горизонтальным отверстиям. Теплоноситель, движущийся по вертикальным каналам в теплообменниках, собранных из блоков размером 350X515X350 мм3 (второе число - длина горизонтальных каналов), может совершать один или два хода, в зависимости от конструкции верхней и нижней крышек. В аппаратах, собранных из блоков с увеличенными боковыми гранями (350X700X350), теплоноситель, движущийся по вертикальным каналам, может совершать два или четыре хода.Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя водно-органическими растворами. Решение вопроса о том, какой теплоноситель направить в трубное пространство, обусловлено его температурой, давлением, коррозионной активностью, способностью загрязнять поверхности теплообмена, расходом и др. Кроме того, направляя поток холодной жидкости в межтрубное пространство, можно отказаться от теплоизоляции кожуха теплообменника. Очевидно, такой режим возможен в теплообменнике, у которого число труб, приходящееся на один ход, равно: для труб диаметром DH = 20x2 мм для труб диаметром DH = 25X2 мм Поскольку в данном примере свойства теплоносителей мало отличаются от свойств воды, примем минимальное ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному течению (см. табл.В трубном пространстве перепад давления определяют по формуле (1.1), в которой длина пути жидкости равна Lz. Местное сопротивление на входе в распределительную камеру и на выходе из нее следует рассчитывать по скорости жидкости в штуцерах. В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно рассчитать по формуле: ??мтр= (??мтр)•?мтр•?2мтр /2 Скорость жидкости в межтрубном пространстве определяют по формуле ?мтр=Gmtp/(Smtp•?мтр где Smtp - наименьшее сечение потока в межтрубном пространстве Число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, приближенно можно принять равным 0,5
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Теплообменные аппараты
1.1 Теплообменники типа "труба в трубе"
1.2 Пластинчатые теплообменники
1.3 Спиральные теплообменники
1.4 Блочные графитовые теплообменники
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТОВ
2.1 Расчет кожухотрубчатого теплообменника16
2.2 Расчет гидравлического сопротивления кожухотрубчатых теплообменников
2.3 Расчет пластинчатого теплообменника2
2.4 Расчет гидравлического сопротивления пластинчатых теплообменников