Расчет кожухотрубного водоводяного теплообменника

для труб диаметром dн=25⨯2мм

n/z=4·19/(3,14·0,021·15000·0,4061·10-3)=189,21,

где    n – количество труб, шт;

         z – количество ходов, шт.

Минимальное ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному течению: Кор=800 Вт/(м2·К). При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит:

Fор=Q/(∆tср.лог Кор)

Fор=5094188,8/50,5·800м2.

В многоходовых теплообменниках средняя движущая сила несколько меньше, чем в одноходовых, вследствие возникновения смешанного взаимного направления движения теплоносителей. Поправку для среднелогарифмической разности температур определим по уравнению:

 

ε∆t=(η/δ)/ln{[2-P(1+R-η)]/[2-P(1+R+η)},

где    η=√R2+1,                                        δ=(R-1)/ln[(1-P)/(1-PR)]|R≠1=(1-P)/P|R→1,    

P= (t2к-t2н)/(t1н-t2н),                        R=(t1н-t1к)/(t2к-t2н),

P=(58-19)/(104-19)=0,459,

R=(104-40)/(58-19)=1,641,

η=√1,6412+1=1,922

δ=(1,641-1)/ln[(1-0,459)/(1-1,641·0,459)]=0,818

ε∆t=(1,922/0,818)/ln{[2-0,459(1+1,641-1,922)]/[2-0,459(1+1.641+1.922)}

решение данного уравнения не существует, следовательно поправка для среднелогарифмической разности температур не определяется.

Теперь целесообразно провести уточненный расчет следующих вариантов теплообменников:

1. D=800 мм; dн=25⨯2 мм; z=4; n/z=404/4=101;
2. D=800 мм; dн=20⨯2 мм; z=2; n/z=690/2=345;
3. D=600 мм; dн=20⨯2 мм; z=2; n/z=370/2=185.

7. Уточненный расчет поверхности теплопередачи:

Re1-i=(4G1)/(πd [n/z] µ1),

Re1-1=4·19/(3,14·0,021·101·0,4061·10-3)=28148,15;

Re1-2=4·19/(3,14·0,016·345·0,4061·10-3)=10857,143;

Re1-3=4·19/(3,14·0,016·185·0,4061·10-3)=20000.

где    i – номер теплообменника.

Определяем критерий Прандтля для всех аппаратов:

Pr1=с1µ1/ λ1,

Pr1=4189,3·0,4061·10-3/0,663=2,566.

         При движении теплоносителя в прямых трубах круглого сечения или в каналах некруглого сечения без изменения агрегатного состояния коэффициент теплоотдачи определяем по формулам:

Nu=0,023Re0,8Pr0,4(Pr/Prст)0,25,

Nu=α1d/λ1.

Из двух предыдущих уравнений следует, что коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся по трубам турбулентно, равен:

α1-i=λ1·0,023Re0,8Pr0,4(Pr/Prст)0,25,

α1-1=0,663·0,023·28148,150,8·2,5660,4/0,021=3777,37;

α1-1=0,663·0,023·10857,140,8·2,5660,4/0,016=2352,08;

α1-1=0,663·0,023·200000,8·2,5660,4/0,016=3834,45.

Поправкой (Pr/Prст)0,25 здесь можно пренебречь, так как разность температур t1 и tст1 невелика.    

Re2-i=(G2 dн)/(Sм.тр  µ2),

Re2-1=(31· 0,025)/(0,07· 0,7225·10-3)=15316,21;

Re2-2=(31· 0,02)/(0,07· 0,7225·10-3)=12252,96;

Re2-3=(31· 0,02)/(0,048· 0,7225·10-3)=17867,44.

где    Sм.тр - площадь сечения потока в межтрубном пространстве между перегородками.

          Критерий  Прандтля:

Pr2=с2µ2/ λ2,

          Pr2=4178,25·0,7225·10-3/0,628=4,807.

При движении теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубчатых теплообменников с сегментными перегородками коэффициент теплоотдачи рассчитываем по формуле:

Nu=0,024Re0,6Pr0,36(Pr/Prст)0,25,

Nu=α2d/λ2.

Из двух предыдущих уравнений следует, что коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся в межтрубном пространстве, составит:

α2-i=λ2·0,024Re0,6Pr0,36,

α2-1=0,628·0,024·15316,210,6·4,8070,36/0,025=3448,576;

α2-2=0,628·0,024·12252,960,6·4,8070,36/0,02=3770,546;

α2-3=0,628·0,024·17867,440,6·4,8070,36/0,02=4728,213.

Коэффициент теплопередачи равен:

К=1/(1/α1+1/α2+0,000804),

К1=1/(1/3777,37+1/3448,576+0,000804)=735,835;

К2=1/(1/2352,08+1/3770,546+0,000804)=669,344;

К3=1/(1/3834,45+1/4728,213+0,000804)=783,7.

Требуемая поверхность составит:

F=Q/(∆tср К),

F1=5094188,8/50,5·735,835=137,09;

F2=5094188,8/50,5·669,344=150,71;

F3=5094188,8/50,5·783,7=128,716.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 
 Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию, 2-е изд., перераб. –М.:Химия, 1991.-496 с. 
2. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, 2-е изд., перераб. – М., 1972.-720 стр. с илл. Горбачев Г.И., Чаплыгин     Е.Е. Промышленная электроника, 1988. 
3. Данилова Г. Н. и др. «Сборник задач и расчетов по теплопередаче». – М. -Л., Госторгиздат, 1961. 
4. Доманский И.В., Исаков В.П., Островский Г.М. м др. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. Учеб. пособие для студентов втузов/ Под общ. ред. В.Н. Соколова – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. – 384 с., ил. 
5. Николаев Г.И. Тепловые процессы: Учебное пособие / Под ред. Г.И. Николаев и др. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004.-124 с. 
6.  Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с., ил. 
7.  Пряхин А.С., Семёнов П.Д. Конструкции и тепловой расчет теплообменных аппаратов: Учебное пособие. – СПб.: СПГУВК, 2001. – 189 с.

8. http://rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2008, 1.04. 2013
9. http://coolreferat.com/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%87%D0%B5%D1%82_%D0%BA%D0%BE%D0%B6%D1%83%D1%85%D0%BE%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BE%D0%B1%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B0_%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C=2

 

 

 

 

 

 

 

http://rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2008 в последние 3-4 1 апреля 2013

http://coolreferat.com/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%87%D0%B5%D1%82_%D0%BA%D0%BE%D0%B6%D1%83%D1%85%D0%BE%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BE%D0%B1%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B0_%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C=2