Гидравлический расчет аппарата

6. Гидравлический расчет аппарата

Для скорости нагреваемого теплоносителя , равной 1,5 м/с:

Определим полную длину трубок:

,

где м толщина трубной решетки.

м высота выступа трубок.

м.

При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по трубному пространству находим по формуле Блазиуса:

,

.

Определим потери давления на трение по трубному пространству:

,

где количество ходов по трубному пространству.

Па.

Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по трубному пространству:

,

где сумма коэффициентов местных сопротивлений, где

x_вх – коэффициент местного сопротивления при входе потока в камеру, принимаем x_вх=1,5;

x_вых – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из камеры, принимаем x_вых=1,5;

x_п – коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 180°, принимаем x_п=2,5;

x_вх.тр – коэффициент местного сопротивления при входе потока в трубки, принимаем x_вх=0,5;

x_вых.тр – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из трубок, принимаем x_вых=1,0;

Па.

Определим потерю давления по трубному пространству:

,

Па.

Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения воды по трубному пространству:

,

Вт.

При турбулентном режиме движения воды коэффициент трения по межтрубному пространству находим по формуле Блазиуса:

,

.

Определим потери давления на трение по межтрубному пространству:

,

где количество ходов по межтрубному пространству.

Па.

Определим потери давления на местные сопротивления в аппарате по межтрубному пространству:

,

где сумма коэффициентов местных сопротивлений

Па.

Определим потерю давления по межтрубному пространству:

,

Па.

Определим мощность, потребляемую насосом для перемещения конденсата по межтрубному пространству:

,

Вт.

7. Расчет тепловой изоляции

Тепловая изоляция необходима для предотвращения потерь тепла в окружающую среду и обеспечения безопасных условий эксплуатации теплообменных аппаратов. Изоляции подлежат все аппараты, температура стенки которых больше 50°С, а также аппараты с температурой меньше 0 °С. В качестве материала теплоизоляции выбираем спененный полиуретан.

-температура пограничного слоя

где t_из – температура изоляции,

t_ос – температура окружающей среды, °С

t_из=50 °С

t_ос=20 °С

Тогда по таблице 9 [1] определяем

-число Прандтля

-коэффициент кинематической вязкости воздуха

-коэффициент теплопроводности

Определяем число Нуссельта:

где Gr – число Гросгофа,

Pr – число Прандтля

где β – коэффициент объемного расширения воздуха, 1/К

Задаемся толщиной изоляции:

– наружный диаметр изоляции

ν – коэффициент кинематической вязкости воздуха, м/с²

Коэффициент объемного расширения воздуха находится из соотношения:

,

где t_пс – средняя температура пограничного слоя, °С

Число Нуссельта также определяется по формуле:

,

Для расчета изоляции воспользуемся равенством:

где t_т – температура наружной стенки обечайки, °С

Сосчитаем левую часть равенства:

Сосчитаем правую часть равенства:

Левая и правая части равенства одинаковые, следовательно выбранный диаметр изоляции нас устраивает. Тогда принимаем

Список литературы

1. Краснощеков Е.А. и Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. Изд. 2-е перераб. и доп. М. Энергия, 1969. – 264 с.

2. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин А.С. Эффективные поверхности теплообмена. – М.: Энергоиздат, 1998. – 408 с.: ил.

3. Кунтыш В.Б., Рощин С.П., Самородов А.В. Сравнение поверхностей теплообмена по энергетическим характеристикам: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001. – 26 с.

4. Лебедев П.Д. и Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. Учеб. Пособие для энергетических вузов и факультетов. – Москва: Изд-во «Энергия», 1970. – 408 с.

5. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию/ Беляйкина И.В., Витальев В.П. и др.; Под ред. Н.И. Громова, Е.П. Шубина. – М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376 с.

6. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов/ справочник. Л.: Машгиз, 1963. – 468 с.

7. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов / справочник. – Л.: Машиностроение, 1981. - 382 с.

8. Бакластов А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок. Учеб. Пособие для студентов специальности «Промышленная энергетика» высших учебных заведений. М., «Энергия», 1970.