Понятие и основные виды теплообменников. Порядок теплового расчета кожухотрубчатого нагревателя. Определение поверхности нагрева и основных размеров аппарата. Проверочный расчет теплообменника, Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи.
Аннотация к работе
Теплообменом называется самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты от более нагретых тел к менее нагретым. Теплоиспользующие аппараты, применяемые в производстве для проведения теплообменных процессов, называют теплообменниками. Кожухотрубный вертикальный многоходовой теплообменник с неподвижными трубными решетками состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен приваренными к нему трубными решетками с закрепленными в них греющими трубами.Рассчитать и выбрать кожухотрубчатый нагреватель для охлаждения 15000 кг/ч воздуха от 400 до 50 градусов при давлении 2,2·105 Па.Исходными данными для простейшего теплового расчета являются: расход одного из теплоносителей и температуры обоих теплоносителей на входе и на выходе из аппарата. Расчет поверхности теплообмена состоит из следующих основных стадий. Выписываются те фиксированные геометрические размеры аппарата, которые будут фигурировать в расчете (внутренний диаметр кожуха, число теплообменных труб и т.д.). Параметры, которые не будут непосредственно участвовать в расчете, можно варьировать для обеспечения расчетной поверхности теплообмена при окончательном выборе нормализованного аппарата.Поскольку род нагреваемого теплоносителя не задан в условии, принимаем для расчета воду с начальной температурой на входе t"2 = 10?С и расходом G2 = 10 кг/сек. Вода движется по трубкам, воздух в межтрубном пространстве. , где G1 - массовый расход воздуха, G1 = 15000 кг/ч = 4,167 кг/сек. с1 - массовая теплоемкость воздуха, определяем по средней температуре воздуха t1ср = (400 50)/2=225?С по справочнику с1 = 1,032 КДЖ/(кг·К); , Далее определяем температуру нагреваемого теплоносителя на выходе из аппарата: , отсюда: Выбираем схему движения - противоток, т.к. она выгоднее экономически, имея по сравнению с прямотоком меньшую поверхность нагрева. Определяем средний температурный напор: Расход теплоты на нагревание воды: Для ориентировочного определения максимальной поверхности теплообмена необходимо задаться коэффициентом теплопередачи.Уточняем критерий Рейнольдса: Получаем переходной режим течения жидкости в трубках, 10000?Re ?2320 при t2ср = 19?С находим в справочнике значение критерия Прандтля для водыКоэффициент теплопередачи: , где R - термическое сопротивление теплопроводности загрязнений наружных и внутренних поверхностей трубок и термическое сопротивление теплопроводности материала трубок, принимаем, согласно методических указаний, 1/R = 2580 На основании задания на курсовой проект спроектирована теплообменная установка, служащая для охлаждения воздуха.
План
Содержание
Введение
1. Задание на проектирование
2. Порядок расчета теплообменного аппарата
3. Тепловой расчет
3.1 Определение поверхности нагрева и основных размеров теплообменника
3.2 Проверочный расчет теплообменника
3.2.1 Определение коэффициентов теплоотдачи
3.2.2 Определение коэффициента теплопередачи
Заключение
Список литературы
Введение
Теплообменом называется самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты от более нагретых тел к менее нагретым.
Теплоиспользующие аппараты, применяемые в производстве для проведения теплообменных процессов, называют теплообменниками. Теплообменники в зависимости от конструкции подразделяют на кожухотрубные, пластинчатые, спиральные, оросительные и аппараты с рубашками.
Кожухотрубный вертикальный многоходовой теплообменник с неподвижными трубными решетками состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен приваренными к нему трубными решетками с закрепленными в них греющими трубами. К корпусу прикреплены с помощью болтового соединения два днища. Для ввода и вывода теплоносителей корпус и днища имеются патрубки. Один поток теплоносителя (жидкость) направляют в трубные пространство и выходит через патрубок. Другой поток (пар), вводится в межтрубное пространство и выводится из корпуса теплообменника через патрубок; теплообмен между теплоносителями осуществляется через стенки труб.
Преимущества кожухотрубных теплообменников заключается в компактности, невысоком расходе металла, легкости очистки труб изнутри.
Недостатки: сложность достижения высоких скоростей теплоносителей; за исключением многоходовых теплообменников, малая доступность межтрубного пространства для очистки и ремонта, сложность изготовления из материалов, не поддающихся развальцовке и сварке.
Список литературы
1. В.В. Нащокин. Техническая термодинамика и теплопередача. Учебн. пособие для неэнергетических специальностей вузов. М. «Высшая школа» 1975. 496 с. с ил.
2. М.А. Михеев, И.М. Михеева Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. М., «Энергия», 1977. 344 с. с ил.
2. Баскаков П.А. Теплотехника. М.: Энергоатомиздат, 1991, 224 с.
3. Романков, П.Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи) / П.Г. Романков, В.Ф. Фролов, О.М. Флисюк, и др. Л.: Химия, 1993, 496 с.