Расчет теплообменных аппаратов (151717)

Посмотреть архив целиком

Государственный комитет российской федерации по рыболовству

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Мурманский государственный технический университет"







Расчетно-графическое задание

по дисциплине "Теоретические основы теплотехники"

"Расчет теплообменных аппаратов"




Выполнила:

студентка группы ВЭП-371.01.

Донцова Ю.Г.

Проверил:

Шорников В.П.






Мурманск

2010



Содержание


Вариант задания

Задание

1. Расчет пароводяного подогревателя

2. Расчет секционного водоводяного подогревателя

3. Расчетные данные пароводяного и секционного водоводяного теплообменников

4. Учебно-исследовательский раздел

5. Подбор критериальных уравнений для имеющих место случаев теплообмена т.о. аппаратах. Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

Список литературы




Вариант задания для курсового проекта



Вариант ( номер по журналу)

Производительность Q *10-6

Вт

(ккал/час)

Температура нагреваемой воды при входе в подогреватель t2/ 0С

Температура сетевой воды при входе в водоводяной подогреватель t1/ °C

Давление сухого насыщенного водяного пара р ат

Толщина загрязнения з мм

Коэфф теплопроводности загрязнения з

2

0.465 (0.4)

70

140

4.0

0.4

1.2




Задание


Произвести тепловой и конструктивный расчет отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа и секционного водоводяного подогревателя производительностью . Температура нагреваемой воды при входе в подогреватель и при выходе . Температура сетевой воды при входе в водоводяной подогреватель и при выходе .

Прим. Влияние загрязнения поверхности нагрева подогревателя и снижение коэффициента теплопередачи при низких температурах воды учесть понижающим коэффициентом =0,65.

Для расчета пароводяного подогревателя приняты следующие дополнительные данные: давление сухого насыщенного водяного пара (); температура конденсата, выходящего из подогревателя, , число ходов воды ; поверхность нагрева выполнена из латунных труб  ) диаметрами , . Загрязнение поверхности учесть дополнительным тепловым сопротивлением . (в примере расчета з/з= 0,00015 м2 • ч • град/ккал 0.000129 м2 •град/Вт).

В обоих вариантах скорость воды (в трубках) принять по возможности близкой к 0,9 м/с.

Для упрощения расчета принять .

На основе расчетов выбрать аппараты, выпускаемые серийно, и сделать сопоставление полученных результатов.




1. Расчет пароводяного подогревателя


Расход воды определяем по формуле:



где теплоемкость воды "с" по справочнику или упрощенно


,

().


или V= 16 м3/час.

Число трубок в одном ходе



где - внутренний диаметр теплообменных труб.

и всего в корпусе







Рис. 1.Размещение трубок в трубной решетке трубчатого подогревателя.

а – по вершинам равносторонних треугольников;

б – по концентрическим окружностям.


Принимая шаг трубок , угол между осями трубной системы  и коэффициент использования трубной решетки , определяем диаметр корпуса:





Определяем также диаметр корпуса по табл. 1–35 и рис. 1 при ромбическом размещении трубок.

Для числа трубок находим в табл. 1-35 значение и, следовательно, .

Диаметр корпуса составит (рис 1):






где dН – наружный диаметр трубки,

k – "зазор" между периферийной трубкой и диаметром корпуса (рис. 1) .

Принимаем для корпуса подогревателя трубу диаметром мм.

Приведенное число трубок в вертикальном ряду:



Определяем коэффициент теплоотдачи  от пара к стенке. Температурный напор:





Средние температуры воды и стенки (для стенки значение температуры ориентировочное, впоследствии она будет пересчитана и уточнена при необходимости):







Режим течения пленки конденсата определяем по приведенной длине трубки (критерий Григулля) для горизонтального подогревателя, равной:



где m - приведенное число трубок в вертикальном ряду, шт.; - наружный диаметр трубок, м;








- температурный множитель, значение которого выбирается по таблице значения температурных множителей в формулах для определения коэффициентов теплоотдачи.

При имеем , тогда


,7


что меньше величины Lкр=3900 (для горизонтальных труб), следовательно, режим течения пленки ламинарный.

Для этого режима коэффициент теплоотдачи от пара к стенке на горизонтальных трубках может быть определен по преобразованной формуле Д. А. Лабунцова:


.


При по таблице находим множитель тогда



Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к воде. Режим течения воды в трубках турбулентный, так как Re для ламинарного потока должен быть ≤ 2300.






где коэффициент кинематической вязкости воды (по справочнику, табл. стр.44)

, при средней температуре воды t=83,4° С.

Коэффициент теплоотдачи три турбулентном движении воды внутри трубок



где множитель при t=83,4° С по таблице; в данном случае

Расчетный коэффициент теплопередачи (с учетом дополнительного теплового сопротивления з/з) определяем по формуле для плоской стенки , так как ее толщина меньше 2,5 мм:



Уточненное значение температуры стенки трубок



Поскольку уточненное значение tст мало отличается от принятого для предварительного расчета, то пересчета величины п не производим (в0 противном случае если отличие в данных температурах более 3% необходимо производить пересчет методом последовательных приближений до достижения данной точности).

- уравнение теплопередачи через плоскую стенку, отсюда расчетная поверхность нагрева:



Q - производительность, Вт; К - коэффицент теплопередачи, ;

Δt – температурный напор, ˚С;

Ориентируясь на полученную величину поверхности нагрева и на заданный в условии диаметр латунных трубок d=14/16 мм, выбираем пароводяной подогреватель горизонтального типа конструкции Я. С. Лаздана (рис. 1-24, табл. 1-23а) с поверхностью нагрева F =2,58 м2, площадью проходного сечения по воде (при z=2) fT =0,0132 м2, количеством и длиной трубок , числом рядов трубок по вертикали m = 8. Основные размеры подогревателя приведены в табл. 1-23 б.

Уточним скорость течения воды в трубках подогревателя:



Поскольку активная длина трубок l=1600 мм, длина хода воды



Определяем гидравлические потери в подогревателе. Коэффициент гидравлического трения при различных режимах течения жидкости и различной шероховатости стенок трубок можно подсчитать по формуле А. Д. Альтшуля:






где k1 - приведенная линейная шероховатость, зависящая от высоты выступов, их формы и частоты.

Принимая k1=0 (для чистых латунных трубок), формулу можно представить в более удобном для расчетов виде (для гидравлически гладких труб):



Уточняем критерий Рейнольдса Re:



Значения T=f(Re) для гидравлически гладких труб найдем, используя табл. 1–2, по известной величине Re находим .

Потерю давления в подогревателе определяем с учетом дополнительных потерь от шероховатости в результате загрязнений латунных труб Хст=1,3, а по табл. 1–4 коэффициенты местных сопротивлений имеют следующие значения:



 * n (кол-во гидро сопротивлений см. чертеж)

Вход в камеру


Вход в трубки


Выход из трубок


Поворот на 180°


Выход из камеры


Итого 

9,5





Потеря давления в подогревателе (при условии )





Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству, как правило, не определяется, так как его величина вследствие небольших скоростей пара (до 10 м/сек) очень мала.


2. Расчет секционного водоводяного подогревателя


Температура сетевой воды при входе в водоводяной подогреватель , , коэффициент теплопроводности стали , ).

Расходы сетевой воды в трубках и воды, нагреваемой в межтрубном пространстве:



где теплоемкость воды


, (), ,

,






Площадь проходного сечения трубок (при заданной в условии расчета скорости течения воды в трубках ):



Выбираем подогреватель по МВН-2050-29(рис. 1-25. Согласно таблице 1-24а он имеет: наружный диаметр корпуса 168 мм и внутренний - 158 мм, число стальных трубок (размером 16х14 мм (т.е. dH=16 мм dB=14)) n =37 шт., площадь проходного сечения трубок fт =0,00507м2, площадь проходного сечения межтрубного пространства fмт =0,0122 м2.

Скорость воды в трубках и в межтрубном пространстве:


Случайные файлы

Файл
diplomvideo.doc
129521.rtf
143459.rtf
74149.rtf
18721.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.