Тепловой и гидравлический расчеты кожухотрубного теплообменного аппарата - Курсовая работа

Задание на курсовую работу Выполнить тепловой и гидравлический расчеты теплообменного аппарата при следующих условиях: 1. Тип аппарата - кожухотрубный. Греющая среда спирт температура: на входе t?1= 141,?C; Нагревающая среда вода температура: на входе t?2= 6,?C;Курсовая работа по теории теплообмена является одной из важных форм изучения курса и имеет цель способствовать развитию творческой активности студентов, развитию у них навыков инженерного мышления и выполнения технических расчетов, изучению и закреплению наиболее сложного теоретического материала курса, а также повышение инженерной эрудиции и математической культуры. Кожухотрубные теплообменники представляют собой аппараты, выполненные из пучков труб, скрепленных при помощи трубных решеток (досок) и ограниченных кожухами и крышками с патрубками. Теплообменники этого типа предназначаются для теплообмена: между различными жидкостями, между жидкостями и паром, между жидкостями и газами. При нагреве жидкости паром в большинстве случаев пар вводится в межтрубное пространство, а нагреваемая жидкость протекает по трубкам. В кожухотрубном теплообменном аппарате реализована та же идея, что и в аппарате «труба в трубе», но вместо одной трубы в наружную трубу большого диаметра помещен пучок труб.Тепловой расчет ТОА сводится к совместному решению двух уравнений: уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи. Уравнение теплового баланса: (1) где Q - теплопроизводительность аппарата, Вт; ? - КПД аппарата, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения ТОА, ?=0,98;Производительность аппарата рассчитывается по формуле (1), где средние удельные теплоемкости и , соответственно греющего и нагреваемого теплоносителей определили по таблице 11 [1], для средних температур греющего и нагреваемого теплоносителей определенных по формуле: (3)Расход теплоносителя G1 определяется из формулы (1) с помощью преобразований, кг/с: ;

.Средний температурный напор между теплоносителями в ТОА зависит от характера изменения температуры теплоносителя по поверхности теплообмена, от схемы их взаимного движения и других факторов.Для определения коэффициента теплоотдачи пользовались следующей формулойВ последующем расчете работы необходимо определить режим течения теплоносителя.По формуле (6) определяем критерий Рейнольдса, где ?1=0,365·10-6 м2/с по средней температуре греющей среды из таблицы 11[1]: т.к. Re>2300 режим течения является турбулентным, и для расчета критерия Нуссельта пользуемся следующей формулой: (7) где Prж - критерий Прандтля по средней температуре греющей жидкости;наружный диаметр латунных трубок ТОА, м; ; (9) диаметр зависящий от характера размещения труб и принимается по таблице 8 [4], м;По формуле (7) определяем критерий Рейнольдса, где ?=122,45·10-6 м2/с по средней температуре нагреваемой среды по таблице 18[1]: Режим течения жидкости ламинарный. Определим критерий Рэлея: , Где ?2 - коэффициент температурного расширения, К-1. Pr2 - критерий Прандтля для нагреваемой среды. ?2, ?2, Pr2 определяются по средней температуре между средней температурой жидкости и температурой стенки, тг2, 0С, по таблице 18[1]. ?2 = 65,1•10-6 ?2 = 6,542•10-4В теплообменном аппарате соотношение диаметров трубок близко к единице, dн/dв<1,8; то коэффициент теплопередачи через цилиндрическую стенку может быть определен по формуле для плоской стенки: (11) где - средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К); Материал, из которого изготовлена трубка - медь, имеет коэффициент теплопроводности при известной температуре стенки ?=386,52 Вт/(м·К).Поверхность теплообмена F, м2, можно вычислить из формулы (2): ;

;Количество трубок определяется по следующей формуле : (12) Так как ?1 >> ?2,то, dcp=dн=0,018; Далее считаем количество трубок по формуле (12) и округляем значение в большую сторонуВ данной курсовой работе необходимо рассчитать температуры стенки со сторон, греющей и нагреваемой жидкости, для этого будет необходимо воспользоваться рядом формул: (13) где q - плотность теплового потока, Вт/м2; Где - средние температуры стенки соответственно со сторон греющей и нагреваемой жидкости, 0С; Для проверки правильности выбора температуры стенки тс сравниваем с определенной , по формуле: (16) где ? - невязка, %, которая должна не превышать 5%;Суммарные потери, Па, определяются по формуле: (19) Потери давления на преодоление сил трения в каналах, Па, рассчитываются по формуле: (20) Коэффициент сопротивления трения определяется по формуле: (21) Потери давления в местных сопротивлениях для внутритрубного пространства, Па, определяется по формуле: (22) где ?= - коэффициент местного сопротивления.

Содержание

Задание на курсовую работу

Введение

1. Тепловой расчет

1.1 Уравнения теплового баланса и теплопередачи

1.2 Определение производительности аппарата

1.3 Определение расхода теплоносителя

1.4 Расчет среднего температурного напора

1.5 Определение коэффициента теплоотдачи

1.5.1 Определение режима течения жидкости

1.5.2 Теплоотдача при движении жидкости в трубе

1.5.3 Определение эквивалентного диаметра

1.5.4 Теплоотдача при продольном обтекании труб

1.6 Расчет среднего коэффициента теплопередачи

1.7 Расчет поверхности теплообмена

1.8 Расчет количества трубок

1.9 Определение температур стенки

1.10 Расчет длины трубок

2. Гидравлический расчет

2.1 Расчет мощности насоса для прокачки греющего теплоносителя

2.2 Расчет мощности насоса для прокачки нагреваемого теплоносителя

Заключение

Библиографический список

Приложение