Расчёт теплообменного аппарата - Курсовая работа

Теплоноситель, который отдает теплоту называется горячим или греющим, а теплоноситель, который принимает теплоту называется холодным или нагреваемым. Теплообменные аппараты различаются по способу передачи теплоты: 1) рекуперативные теплообменные аппараты - это теплообменные аппараты, в которых теплообмен осуществляется при одновременном движении теплоносителей омывающих одну и ту же поверхность теплообмена; 2) регенеративные теплообменные аппараты - это теплообменные аппараты, в которых поверхность теплообмена омывается поочередно, сначала горячим, затем холодным теплоносителями; 3) смесительные теплообменные аппараты - это теплообменные аппараты, в которых теплота передается от горячего к холодному теплоносителю при их непосредственном контакте; Теплообменные аппараты должны соответствовать основным требованиям: 1) простота конструкции, компактность и малая масса;Так как греющие и нагреваемые теплоносители одинаковы, то для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду направим греющий теплоноситель в трубное пространство, а нагреваемый - в межтрубное пространство.В качестве средней температуры теплоносителей и примем среднее арифметическое значение температур на входе в теплообменный аппарат и на выходе из него Из таблицы П-7 [1] по средним температурам теплоносителей определяем их теплофизические свойства: коэффициент кинематической вязкости , удельную изобарную теплоемкость , коэффициент теплопроводности . теплообменный аппарат теплоноситель температураДля рекуперативных теплообменных аппаратов, работающих без изменения агрегатных состояний теплоносителей, уравнение теплового баланса имеет вид: , Вт где массовые расходы теплоносителей, кг/с коэффициент тепловых потерь в окружающую среду .Определяем расход греющего теплоносителя: , кг/с.Из таблицы 1 [1] задаемся средними скоростями движения теплоносителей. Определяем число Рейнольдса для греющего теплоносителя: , м где - внутренний диаметр трубок;Вычислим коэффициенты теплоотдачи обоих теплоносителей, задавшись в первом приближении температурой стенки трубки , равной среднему арифметическому между температурами теплоносителей. Из таблицы П-7 [1] определяем по средним температурам теплоносителей критерий Прандтля, а также определяется критерий Прандтля по средней температуре стенки. При установившемся турбулентном движении жидкости в трубах воспользуемся критериальным уравнением Михеева: где поправка на длину трубы. Для увеличения скорости теплоносителей в межтрубном пространстве под прямым углом к трубам в кожухотрубчатых теплообменных аппаратов устанавливают перегородки.Определим из таблицы П-7 [1] по средней температуре стенки коэффициент теплопроводности материала стенки. Из таблицы П-1 [1] определяем величину термического сопротивления загрязнений: , (м2•К) /Вт.4) Уточняем температуру стенки по формулам: Определяем температуру стенки со стороны греющего теплоносителя: Определяем температуру стенки со стороны нагреваемого теплоносителя: где - плотность теплового потока;При построении графика изменения температуры теплоносителей по поверхности теплообмена необходимо рассчитать 3 промежуточных точки. Определяем текущее значение температуры греющего теплоносителя: Определяем текущее значение температуры нагреваемого теплоносителя: где Fx - текущее значение площади поверхности, измеряем ее от входа теплообменного аппарата, м2;Определяем количество теплообменных трубок: , штТак как трубки в ТОА не рекомендуется применять более 7 м в длину, то принимаем длину трубок теплообмена м.Определяем число ходов по формуле: , штзависит от характера размещения труб и определяется по таблице 8 [1]. Определяем диаметр кожуха теплообменного аппарата по формуле: м =355,4мм принимаем к ближайшему большему стандартному значению.Коэффициент гидравлического сопротивления при изотермическом течении греющего теплоносителя определяется по формуле Блазиуса: .Местные сопротивления находятся, используя принципиальную схему течения теплоносителей в рассчитываемом теплообменном аппарате по таблице 15 [1].Определяем потери давления для трубного пространства по формуле: , Па.Сопротивление трения (гидравлическое сопротивление) гораздо меньше местных сопротивлений, что позволяет ими пренебречь. Полагаем, что полное сопротивление пучков труб складывается из местных сопротивлений. Тогда по таблице 15 [1] определяется коэффициент сопротивлений: 1) Коэффициент потерь давления на входе в межтрубное пространство под углом 900 к рабочему потоку: 2) Коэффициент потерь давления на выходе из межтрубного пространства под углом 900: 3) Коэффициент поперечного движения в межтрубном пространстве: -Определяем мощность насоса для прокачки греющего теплоносителя по следующей формуле: , ВтОпределяем мощность насоса для прокачки нагреваемого теплоносителя по следующей формуле: , ВтВ ходе выполнения курсовой работы выбрали противоточную схему течения теплоносителей.

Содержание

Введение

1. Тепловой расчет теплообменного аппарата

1.1 Выбор схемы движения теплоносителей

1.2 Определение теплофизических свойств теплоносителей

1.3 Уравнение теплового баланса

1.3.1 Вычисление тепловой мощности теплообменного аппарата

1.3.2 Расчет расхода греющего теплоносителя

2. Теплоотдача в теплообменном аппарате

2.1 Определение режимов течения теплоносителей

2.2 Определение коэффициента теплоотдачи теплоносителями

2.3 Определение коэффициента теплопередачи

3. Уточнение температуры стенки

4. Построение графика изменения температуры теплоносителей по поверхности теплообмена

5. Конструктивный расчет ТОА

5.1 Определение количества теплообменных трубок

5.2 Определение длины трубок

5.3 Определение числа ходов

5.4 Определение диаметра кожуха теплообменного аппарата

6. Гидравлический расчет

6.1 Определение потерь давления за счет гидравлического сопротивления

6.2 Определение потерь давления на местных сопротивлениях

6.3 Определение потерь давления для трубного пространства

6.4 Определение потерь давления в межтрубном пространстве

7. Расчет мощности насоса для прокачки теплоносителей

7.1 Определение мощности насоса для прокачки греющего теплоносителя

7.2 Определение мощности насоса для прокачки нагреваемого теплоносителя

Заключение

Список литературы

Теплообменные аппараты - это устройства передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплоноситель, который отдает теплоту называется горячим или греющим, а теплоноситель, который принимает теплоту называется холодным или нагреваемым.

Теплообменные аппараты различаются по способу передачи теплоты: 1) рекуперативные теплообменные аппараты - это теплообменные аппараты, в которых теплообмен осуществляется при одновременном движении теплоносителей омывающих одну и ту же поверхность теплообмена;

2) регенеративные теплообменные аппараты - это теплообменные аппараты, в которых поверхность теплообмена омывается поочередно, сначала горячим, затем холодным теплоносителями;

3) смесительные теплообменные аппараты - это теплообменные аппараты, в которых теплота передается от горячего к холодному теплоносителю при их непосредственном контакте;

4) специальные теплообменные аппараты (например, с промежуточным теплоносителем).

Теплообменные аппараты должны соответствовать основным требованиям: 1) простота конструкции, компактность и малая масса;

2) высокая тепловая производительность;

3) обеспечение заданных технологических условий процесса и высокого качества продукта;

4) соответствие требованиям охраны труда, ГОСТАМ;

5) экономичность работы.

В ходе выполнения курсовой работы предстоит рассчитать следующие величины: · тепловая мощность теплообменного аппарата ;

· массовый расход нагреваемого теплоносителя ;

· число Рейнольдса (для определения режима течения);

· коэффициент теплоотдачи ;

· коэффициент теплопередачи ;

· количество трубок теплообменного аппарата ;

· длина трубок ;

· число ходов в теплообменом аппарате ;

· диаметр кожуха теплообменного аппарата ;

· коэффициент гидравлического сопротивления при изотермическом течении греющего теплоносителя ;

· потери давления для трубного пространства;

· потери давления в межтрубном пространстве;

· мощность насоса для прокачки греющего и нагреваемого теплоносителей, соответственно и .

Так же предстоит определить режим течения теплоносителей, построить график изменения температур теплоносителей по поверхности теплообмена.

На протяжении всей курсовой работы индекс 1 соответствует греющему теплоносителю, а индекс 2 соответствует нагреваемому теплоносителю.