Кожухотрубчатый водяной теплообменник

2. Кожухотрубчатый водяной теплообменник

 

Кожухотрубчатый водяной теплообменник представляет собой аппарат с плавающей головкой, по трубам которого проходит холодная вода, а горячая подается в межтрубное пространство.

Рисунок 2 - Схема кожухотрубчатого водяного теплообменника

А – теплообменник;

В – вентили;

Р – ротаметры;

Т – точки замера температур.

Расход горячей воды измеряется ротаметром Р1 и регулируется вентилями В1, В2, ВЗ, В4, В5. Расход холодной воды измеряется ротаметром Р2 и регулируется вентилями В6, В7. Вместо горячей воды в межтрубное пространство может подаваться пар. Для этого случая предусмотрен сборник конденсата С. Температура горячей и холодной воды на входе выходе измеряется термометрами Т1, ТЗ, Т2, Т4, работающими в комплекте с электронным мостом.

Для подачи горячей воды необходимо открыть вентили В1, В2, ВЗ, В4, В5 на 1-1.5 оборота и с помощью вентиля ВЗ по ротаметру Р1 установить заданный преподавателем расход горячей воды. Для подачи холодной воды открыть вентиль В7 и с помощью вентиля В6 по ротаметру Р2 установить расход холодной воды.

После прогрева установки (через 15-20 минут) снять показания термометров Т1, Т2, ТЗ, Т4 по шкале электронного автоматического моста.

Таблицу 4: опытные данные

№	Расход теплоносителя м3/с		Температура горячего теплоносителя		Температура холодного теплоносителя
	Горячего	Холодного	На входе	На выходе	На входе	На выходе
1	0,00032	0,000047	91	59,9	17,1	79,6
2			91,1	60,2	16,9	79,9
3			91,1	60,3	16,7	79,9
4			91,03	60,13	16,9	79,8

Для расчета берем из таблицы усредненные значения строки 4.

Расчет: Количество передаваемого тепла

Средняя разность температур:

Из основного уравнения теплопередачи рассчитываем опытное значение коэффициента теплопередачи:

По таблицам [1] определяем необходимые данные для дальнейшего расчета исходя из значений температур:

для горячего при t_ср=75,58К - µ_г=377,542∙10^-6 Па∙с;

λ_г=67,1906∙10^-2 Вт/м∙К;

r_загр.Г=0,0005 м²∙К/Вт;

Pr_Г=2,354

для холодного при t_ср=48,35 К - µ_Х=566,82∙10^-6 Па∙с;

λ_Х=64,569∙10^-2 Вт/м∙К;

r_загр.Х=0,0003 м²∙К/Вт;

Pr_Х=3,678

Для стальной стенки λ_СТ=46,5 Вт/м∙К.

Расчетный коэффициент теплопередачи:

Расчетный коэффициент теплопередачи:

Таблица 5: рассчитанные величины:

№ п/п	Количество тепла, Q, Дж/с		Потери тепла, QП, Дж/с	Средняя разность температур ΔТср, К	Коэффициенты теплопередачи, Вт/
	Отданное горячим теплоносителем	Принятое холодным теплоносителем			Опытный	Расчетный
1	40394,9	12123,3	28271,6	11,87	804,2	72,6

3.         Кожухотрубчатый воздушный теплообменник

Кожухотрубчатый воздушный теплообменник предназначен для подогрева воздуха горячей водой. Воздух нагнетается вентилятором 2 в трубы теплообменника. Расход воздуха устанавливается с помощью заслонки 6. Горячая вода подается в межтрубное пространство теплообменника. Расход её регулируется с помощью вентиля В3 и измеряется ротаметром Р1.

Температура теплоносителей на входе и выходе теплообменника измеряется с помощью термометров сопротивления.

1 – теплообменник;

2 – вентилятор;

В3, В4, В5 – вентили;

6 – заслонка;

Т1, Т2, Т3 – термометры.

Рисунок 3 – Схема кожухотрубчатого воздушного теплообменника

Таблица 6: опытные данные

№	Расход теплоносителя м3/с		Температура горячего теплоносителя		Температура холодного теплоносителя
	Горячего	Холодного	На входе	На выходе	На входе	На выходе
1	0,00032	0,021	90	74	24	56
2			92	74	23	56
3			92	74	23	56
4			91,3	74	23,3	56

Для расчета берем из таблицы усредненные значения строки 4.

Расчет: Количество передаваемого тепла

Средняя разность температур:

 

Из основного уравнения теплопередачи рассчитываем опытное значение коэффициента теплопередачи:

По таблицам [1] определяем необходимые данные для дальнейшего расчета исходя из значений температур:

для горячего при t_ср=82,65К - µ_г=344,4∙10^-6 Па∙с;

λ_г=67,6∙10^-2 Вт/м∙К;

r_загр.Г=0,0005 м²∙К/Вт;

Pr_Г=2,1347

для холодного при t_ср=39,65 К -

λ_Х=2,7∙10^-2 Вт/м∙К;

r_загр.Х=0,0004 м²∙К/Вт;

Pr_Х=0,7328

Для стальной стенки λ_СТ=46,5 Вт/м∙К.

Расчетный коэффициент теплопередачи:

Расчетный коэффициент теплопередачи:

Таблица 7: рассчитанные величины:

№ п/п	Количество тепла, Q, Дж/с		Потери тепла, QП, Дж/с	Средняя разность температур ΔТср, К	Коэффициенты теплопередачи, Вт/
	Отданное горячим теплоносителем	Принятое холодным теплоносителем			Опытный	Расчетный
1		247,37		42,5	2,23	6,76

Используемая литература:

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А.: «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» - учебное пособие для вузов.