Расчёт теплообменника криогенной установки

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Октября 2010 в 21:56, Не определен

Описание работы

1 Исходные данные
2 Расчётная схема криогенной установки
3 Расчёт удельных и режимных параметров цикла
4 Расчёт теплообменника верхнего
5 Определение коэффициента теплоотдачи
6 Расчёт конструктивных размеров
7 Расчёт газодинамических потерь
Литература

Файлы: 1 файл

теплообмен.docx

— 293.83 Кб (Скачать файл)

Содержание

С.

1 Исходные данные 3

2 Расчётная схема криогенной установки 3

3 Расчёт удельных и режимных параметров цикла 4

4 Расчёт теплообменника верхнего 6

5 Определение коэффициента теплоотдачи 9

6 Расчёт конструктивных размеров 10

7 Расчёт газодинамических потерь 11

Литература 11

 

     1 Исходные данные

     Исходные  данные согласно варианту приведены  в табл. 1.1.

     Табл. 1.1 – Исходные данные

Величина Параметр
Криоагент Воздух
Производительность  жидкому продукту
Теплообменник ТВ
Температура всасывания
Начальное давление
Конечное  давление
Изоэнтропный  кпд детандера
 

2 Расчётная схема  криогенной установки

     

Рис. 2.1 – Расчётная схема и цикл криогенной установки 
 
 
 
 
 

  Расчёт удельных  и режимных параметров  цикла

     Параметры в узловых точках приведены в  табл. 3.1

Табл. 3.1 – параметры в узловых точках

Точка
1 1 300 8730 199
2 70 300 8250 163
3 70 240 6250  
4s 1 83 1800  
4 1 124 3580  
5 70 139 400  
6 70 134 -95  
7 1 80 -1644  
8 1 84 2240  
9 1 212 6147  
10 1 295 8490  
f 1 80 -3700 86
 

     Предварительно  задаемся параметрами в точке  «3»:

     

.

     Параметры в точке «4»:

     

     По  диаграмме определяем температуру:

     

.

     Задаемся  температурой в точке «5»:

     

     Уравнение для коэффициента ожижения приводим к виду:

           (3.1)

     где   

             

     Уравнение для детандерного теплообменника:

           (3.2)

     где

     Уравнение для верхнего теплообменника:

      .    (3.3) 
 
 

     Совместное  решение уравнений (3.2) и (3.3):

        (3.4)

     Решая совместно уравнения (3.1) и (3.4) получим:

     

.

     Тепловой  баланс для ТВ:

     

     Тепловой  баланс для ТД:

     

     Данная  величина отличается от принятой ранее не более, чем на 1%.

     Тепловой  баланс для ТН:

     

     

     Массовый  расход через компрессор:

     

     Удельная  и полная нагрузка на ТВ:

     

     

     Удельная  и полная нагрузка на ТД:

     

     

     Удельная  и полная нагрузка на ТН:

     

     

     Удельная  работа компрессора:

     

     Мощность  компрессора:

     

     Удельная  работа детандера:

     

     Вырабатываемая  мощность детандера:

     

Табл. 3.2 – Удельные и режимные параметры цикла

 
 
 
Х
 
l
 
q
 
 
 
N
 
Тпр Тобр
вход вы-

ход

вход выход
 
кВт
 
K
КМ  
 
0,1464
562,8 - 0,085 - 59,8 - 300 300 - -
Д 92 - 0,055 - 4,04 - 240 124 - -
ТВ - 69 0,085 0,073 - 4,95 300 240 212 295
ТД - 201,7 0,03 0,073 - 5,128 240 139 124 212
ТН - 17,1 0,03 0,073 - 0,434 139 134 84 134
 

4 Расчёт теплообменника  верхнего (ТВ)

     Схема теплообменника приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1 – Схема ТВ 

     Разбиваем всю теплообменную поверхность  аппарата на частей с одинаковой тепловой нагрузкой и средней разностью температур  .

     Полученный  результат по прямому потоку приведён в табл. 3.1.

     Средняя температура прямого потока:

     

     Средняя разность температур по всему теплообменному аппарату:

     

.

     Средняя температура обратного потока:

     

Рисунок 4.2 – Изобара прямого и обратного  потока для ТВ 

     Среднее значение удельной изобарной теплоемкости для прямого потока:

     

     Среднее значение удельной изобарной теплоемкости для обратного потока:

     

 

     Средние значения параметров приведены в  табл. 4.3. 
 

Табл. 4.3 – Теплофизические  параметры воздуха при средних  температурах

Параметр
Плотность, 70 5.5
Теплопроводность, 2.25 2.20
Динамическая  вязкость, 182 155
Критические параметры
Плотность, 350
Давление, 37.7
Температура, 132.3
 

     Массовая  скорость криоагента для прямого  потока:

     

     Массовая  скорость криоагента для обратного  потока:

     

     Применяем медные трубы с наружным диаметром  и толщиной стенки .

     Диаметр сердечника:

     

     Относительный шаг навивки трубы принимаем:

     

     Шаг навивки:

     

     

     Удельная  площадь свободного сечения навивки:

     

     Площадь проходного сечения трубки:

     

 

     

Рис. 4.2 -  Схема разреженной навивки  из гладких труб 

     Число трубок в теплообменнике:

     

     Принимаем число трубок . Тогда массовая скорость криоагента по прямому потоку равна:

     

     Линейная  скорость криоагента в трубках:

     

     Осредненная линейная скорость газа в межтрубном пространстве:

     

      Средняя площадь свободного объема для обратного  потока

     

     Площадь поперечного сечения межтрубного  пространства:

     

     Наружный  диаметр трубчатки:

     

 

     5 Определение коэффициента  теплоотдачи

     Прямой  поток

     Число Рейнольдса:

     

.

     Средний радиус межтрубного пространства:

     

Информация о работе Расчёт теплообменника криогенной установки