Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата
Иваново 2010
1. Расчётная часть
Определим внутренний диаметр корпуса теплообменника.
Исходя из того, что нам задано общее число трубок в теплообменном аппарате n=130, выбираем из таблицы 1 [1] при расположении трубок по концентрическим окружностям число трубок – 130. Тогда число труб по диагонали  = 13.
Наружный диаметр трубок задан и равняется dнар
=22 мм.
Шаг труб выбираем из соотношения S=(1,3 1,5) dнар
=28.633, принимаем S=30 мм.
k 6 мм – кольцевой зазор между трубами и корпусом, принимаем k=10 мм.
 мм.
Задаём температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменника.
Температура насыщенного сухого водяного пара при Рн
=0.6 бар:
 0
С.
 .
Примем  =32.44 0
С.
Определяем расход холодного теплоносителя G2 из уравнения неразрывности.
 ;
 м2
;
Средняя температура холодного теплоносителя:
 0
С;
Из таблицы 8 [2] выписываем параметры холодного теплоносителя:
 кг/м3
;
 Дж/кгК;
 кг/с.
Из уравнения теплового баланса находим тепловую мощность аппарата Q.
 Вт.
Строим график изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева t=f(F) и рассчитываем среднюю температуру теплоносителей  .
График изменения температуры теплоносителя вдоль поверхности нагрева
 ;
 ;
 , значит определяется как среднее арифметическое:
 ;
 0
С.
Определение коэффициента теплопередачи k.
 ;
Теплофизические свойства материала трубок таблица 6 [3] (Сталь 2Х13):  ;
Толщина стенки δ=0,5 (dнар
-dвн
)=0,5 (22–16)=3 мм
Определение  и  .
Задаёмся
 , 
– коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на одиночной горизонтальной трубе.
 ,
где из таблиц 8 и 9 [2]
при Топр = Тнас = 85,95 0
C.
– коэффициент теплопередачи при вынужденном движении текучей среды в прямых гладких трубах.
Определяем критерий Рейнольдса.
 0
С;
 м2
/с;
 Вт/мК.
 >104
режим турбулентный.
Значит, средняя теплоотдача рассчитывается по формуле Михеева:
 ,
 -поправка, учитывающая изменение физических свойств среды от температуры.
Из таблицы 8 [2]:
По t0 = 23,22 0
С находим Prf= 6,5048
По tw2 = 53,59 0
С находим Prw=3,321
 – поправка на изменение коэффициента теплоотдачи на начальном участке гидродинамической стабилизации.
 , значит =1.
Тогда,  .
 .
Определяем k:
Т.к. при расчетах температуры стенок были заданы приближенно, то их необходимо уточнить. Для этого определим удельный тепловой поток исходя из температур теплоносителей:
Забиваем Сайты В ТОП КУВАЛДОЙ - Уникальные возможности от SeoHammer
Каждая ссылка анализируется по трем пакетам оценки: SEO, Трафик и SMM.
SeoHammer делает продвижение сайта прозрачным и простым занятием.
Ссылки, вечные ссылки, статьи, упоминания, пресс-релизы - используйте по максимуму потенциал SeoHammer для продвижения вашего сайта.
Что умеет делать SeoHammer
— Продвижение в один клик, интеллектуальный подбор запросов, покупка самых лучших ссылок с высокой степенью качества у лучших бирж ссылок.
— Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта.
— Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы).
— SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание.
SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз,
а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней.
Зарегистрироваться и Начать продвижение
 .
Температуры стенок могут быть найдены из выражений:
 ,
 0
С,
 0
С.
Пересчитаем α1
и α2
:
При  =45,11 0
С найдём значения Prw
:
Prw
=3,917,
 .
 .
 .
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
 ,
 0
С,
 0
С.
Пересчитаем α1 и α2:
При =46,53 0
С найдём значения Prw
:
Prw
=3,807,
 .
 .
 .
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
 ,
 0
С,
 0
С.
Т.к. расхождение с предыдущими температурами менее 1%, то полученную в последнем приближении величину k=2934,02 Вт/м2
К будем считать окончательной.
2. Площадь поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи
 ,
теплообменник корпус уравнение нагрев
 м2
,
Сравниваем  и  .
 – действительная площадь поверхности теплообмена.
Т.к. коэффициенты теплопередачи имеют разные порядки, то в качестве  берём диаметр, равный  м, т. к. <.
 м2
.
Т.к.  >5% то перезадаём значение t2
, и производим расчёт заново с пункта 1.
Задаём температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменника. Используя формулу эффективности для конденсации, найдем .
 0
С.
Определяем расход холодного теплоносителя G2 из уравнения неразрывности.
;
 м2
;
Средняя температура холодного теплоносителя:
 0
С;
Из таблицы 8 [4] выписываем параметры холодного теплоносителя:
 кг/м3
;
 Дж/кгК;
 кг/с.
Из уравнения теплового баланса находим тепловую мощность аппарата Q.
 Вт.
Строим график изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева t=f(F) и рассчитываем среднюю температуру теплоносителей .
График изменения температуры теплоносителя вдоль поверхности нагрева
 ;
 ;
 , значит определяется как среднее арифметическое:
;
 0
С.
Определение коэффициента теплопередачи k.
;
Теплофизические свойства материала трубок таблица 6 (Сталь 2х13): ;
Толщина стенки δ=0,5 (dнар
-dвн
)=0,5 (22–16)=3 мм
Определение и .
Задаёмся  ,
– коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на одиночной горизонтальной трубе.
,
где из таблиц 8 и 9 [2]
при Топр = Тнас = 85,95 0
C.
– коэффициент теплопередачи при вынужденном движении текучей среды в прямых гладких трубах.
Определяем критерий Рейнольдса.
 0
С;
 м2
/с;
 Вт/мК.
 >104
режим турбулентный.
Значит, средняя теплоотдача рассчитывается по формуле Михеева:
,
-поправка, учитывающая изменение физических свойств среды от температуры.
Из таблицы 8 [2]:
По t0 = 22,670
С находим Prf= 6,5928
Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
Попробуйте сервис онлайн-записи VisitTime на основе вашего собственного Telegram-бота:
— Разгрузит мастера, специалиста или компанию;
— Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой;
— Разошлет оповещения о новых услугах или акциях;
— Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет;
— Позволит записываться на групповые и персональные посещения;
— Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам;
— Включает в себя сервис чаевых.
Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
Зарегистрироваться в сервисе
По tw2 = 53,310
С находим Prw=3,381
– поправка на изменение коэффициента теплоотдачи на начальном участке гидродинамической стабилизации.
, значит =1.
Тогда,  .
 .
Определяем k:
Т.к. при расчетах температуры стенок были заданы приближенно, то их необходимо уточнить. Для этого определим удельный тепловой поток исходя из температур теплоносителей:
 .
Температуры стенок могут быть найдены из выражений:
,
 0
С,
 0
С.
Пересчитаем α1
и α2
:
При =44,79 0
С найдём значения Prw
:
Prw
=3,941,
 .
 .
 .
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
 ,
 0
С,
 0
С.
Пересчитаем α1
и α2
:
При =46,22 0
С найдём значения Prw
:
Prw
=3,831,
 .
 .
 .
Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
 ,
 0
С,
 0
С.
Т.к. расхождение с предыдущими температурами менее 1%, то полученную в последнем приближении величину k=2928,45 Вт/м2
К будем считать окончательной.
Находим площадь поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи.
,
 м2
,
Сравниваем и .
– действительная площадь поверхности теплообмена.
Т.к. коэффициенты теплопередачи имеют разные порядки, то в качестве берём диаметр, равный м, т.к. <.
 м2
.
<5%
Из уравнения теплового баланса находим расход горячего теплоносителя G1.
 ;
 кг/с.
Заключение
В результате расчета получили:
Температуры холодного теплоносителя на выходе – 
Расходы горячего и холодного теплоносителей:
G1 = 1,48 кг/с
G2 = 46,86 кг/с
Внутренний диаметр корпуса D = 0,402 м.
Тепловая мощность аппарата Q =  Вт
Список литературы
1. Шипилов В.М., Бухмиров В.В., Чухин И.М. Пример расчета теплообменника: Методические указания к курсовой работе. – Иваново, 1988.
2. Бухмиров В.В. Расчет коэффициента конвективной теплоотдачи: Методические указания к выполнению практических и лабораторных занятий. – Иваново, 2007.
3. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. – М.: Энергия, 1980.
|
