Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


1. Тепловой расчет

Цель теплового расчета – определение необходимой площади теплопередающей поверхности, соответствующей при заданных температурах оптимальным гидродинамическим условиям процесса и выбор стандартизованного теплообменника [1].

Из основного уравнения теплопередачи:

, (1)

где F – площадь теплопередающей поверхности, м2;

Q – тепловая нагрузка аппарата, Вт;

K – коэффициент теплопередачи, ;

 – средний температурный напор, К.

1.1 Определение тепловой нагрузки аппарата

В рассматриваемой задаче нагревание воды осуществляется в горизонтальном теплообменнике теплотой конденсирующего пара, поэтому тепловую нагрузку определим по формуле [6]:

, (2)

где Gхол – массовый расход воды, кг/с, ;

Схол – средняя удельная теплоемкость воды, Дж/(кг×К);

Тк, Тн – конечная и начальная температуры воды, К;

 – коэффициент, учитывающий потери теплоты в окружающую среду при нагревании,  = 1,05.


Средняя температура воды:

 0С ,

Этому значению температуры соответствует

.

Тогда

Вт,

с учетом потери

Вт.

1.2 Определение расхода пара и температуры его насыщения

Расход пара определим из уравнения:

, (3)

где D – расход пара, кг/с;

r – скрытая теплота конденсации пара, Дж/кг.

По [2, прил. LVII] при Рп = 0,3 МПа, r = 2171×103 Дж/кг, Тк = 133 0С.

Из формулы (3) следует, что


 кг/с.

1.3 Расчет температурного режима теплообменника

Цель расчета – определение средней разности температур и средних температур теплоносителей tср1 и tср2. Для определения среднего температурного напора составим схему движения теплоносителей.

Тн = 191,7 0С Пар Тк = 191,7 0С

tк = 96 0С Вода tн = 40 0С

 0С  0С

Так как

, то  0С.

Температура пара в процессе конденсации не изменяется, поэтому tср1 = Тп = 191,7 0С, а средняя температура воды : tср 2 = tср 1-tср = 191,7-123,7=68 0С.

1.4 Выбор теплофизических характеристик теплоносителей

Теплофизические свойства теплоносителей определяем при их средних температурах и заносим в таблицу 1.


Таблица 1 Теплофизические свойства теплоносителей

1.5 Ориентировочный расчет площади поверхности аппарата. Выбор конструкции аппарата

Ориентировочным расчетом называется расчет площади теплопередающей поверхности по ориентировочному значению коэффициента теплопередачи К, выбираемому из [1, табл. 1.3]. Принимаем К= 800 Вт/(м2×К), поскольку теплота передаётся от конденсирующего пара к воде, тогда ориентировочное значение площади аппарата по формуле (1)

 м2.


Так как в аппарате горячим теплоносителем является пар, то для обеспечения высокой интенсивности теплообмена со стороны воды, необходимо обеспечить турбулентный режим движения и скорость течения воды в трубках аппарата. Принимаем число Рейнольдса Re = 12000.

Для изготовления теплообменника выберем трубы стальные бесшовные диаметром 25х2 мм.

Необходимое число труб в аппарате n, обеспечивающее такую скорость, определим из уравнения:

, (4)

где n – количество труб в аппарате, шт.;

d – внутренний диаметр труб, м;

G – массовый расход воды, кг/с;

 - динамическая вязкость, Па·с;

Re – число Рейнольдса.

Из формулы (4):

 шт.

Такому числу труб n = 39 шт. и площади поверхности аппарата F = 18,3 м2 по [1, табл. 1.8] ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15122-79 наиболее полно отвечает кожухотрубчатый двухходовой теплообменник диаметром 325 мм, с числом труб 28 в одном ходе, длиной теплообменных труб 4000 мм и площадью поверхности F = 17,5 м2.

Проверим скорость движения воды в трубах аппарата:


 м/с.

Значение скорости находится в рекомендуемых пределах, поэтому выбор конструкции аппарата закончен.


Информация о работе «Расчет кожухотрубного теплообменника»
Раздел: Физика
Количество знаков с пробелами: 30414
Количество таблиц: 1
Количество изображений: 14

Похожие работы

Скачать
20528
0
0

... правило, они могут иметь жескую конструкцию. Задание   Спроектировать кожухотрубный теплообменник для нагревания G, кг/с, продукта от начальной температуры tн2 до конечной tк2 теплоносителем с начальной температурой tн1 и конечной температурой tк1. Исходные данные для расчета: Производительность G1 = 3,36 кг/с Начальная температура молока tн2 ...

Скачать
12967
4
6

... аппарата будет выглядеть Р 0,6р-0,8-55,8-2К-01-4, его габариты . Вывод Эти простейшие тепловые расчеты двух теплообменных аппаратов одинаковой тепловой производительности показывают, что коэффициент теплопередачи за счет более значительной турбулизации потоков практически в 1,5 раза выше у пластинчатого теплообменника, чем у кожухотрубного. Площадь теплообмена, необходимая для придания

Скачать
37105
18
8

... теплоносителей на поправочный коэффициент, который определяется по справочникам [4-6]. 1.1 Кожухотрубный теплообменник Для проведения процесса пастеризации продукта выбирается кожухотрубная конструкция теплообменника. Кожухотрубные теплообменники наиболее широко распространены в пищевых производствах. Кожухотрубный вертикальный одноходовой теплообменник с неподвижными трубными решетками ...

Скачать
15826
0
4

... распределительную. Типы промышленных барабанных сушилок разнообразны: сушилки, работающие при противотоке сушильного агента и материала, с использованием воздуха в качестве сушильного агента, контактные барабанные сушилки и др. Типы насадок барабанных сушилок: а – подъемно лопастная; б – секторная; в,г – распределительная; д – перевалочная Достоинства барабанных сушилок: 1 интенсивна ...

0 комментариев


Наверх