Расчет кожухотрубного теплообменного аппарата

Курсовая работа

Расчет кожухотрубного теплообменного аппарата

1 Произвести тепловой расчет и выбрать стандартный кожухотрубный ТОА

2 Выполнить гидравлический расчет с целью определения потерь давления при заданной допустимой величины ΔР

3 Выполнить механический расчет выбранного стандартного ТОА с целью определения напряжений в трубках и кожухе и решения о компенсации температурных удлинений

4 Оценить энергетическую эффективность поверхности теплообмена

1 Тепловой расчет кожухотрубного ТОА

1.1 Алгоритм теплового расчета

1.2 Методика расчета по установленном алгоритму

Теплоноситель без фазовых переходов

1 По заданному варианту выбираются исходные данные.

1.2 Принимаются численные значения величин: температуры вторичного теплоносителя - начальная и конечная с расходом теплоносителя G₂.

1.3 Определяются значения теплоемкостей теплоносителей С₁ и С₂.

1.4 Выбирается распределение теплоносителей по пространству ТОА

1.5 Определяется термическое сопротивление отложений придвижении теплоносителей

2 Из уравнения теплового баланса определяется количество теплоты, передаваемое в ТОА.

Определяются значения температур, которые ранее не были приняты

3 Определяется среднелогарифмическая разность температур в ТОА

4 Определяется среднеарифметическая разность температур в ТОА (при незначительном перепаде температур)

5 По значениям средних температур определяются теплофизические свойства - плотность, теплоемкость, теплопроводность, число Прандтля.

6 Определяется коэффициент теплопередачи К_пр.

7 Определяется предварительное значение площади поверхности теплообмена

8 Принимается турбулентный режим движения теплоносителя в трубах

8000 <Re<15000

и определяется число труб n на один проход Z из условия непрерывности, где скорость определяется из числа Рейнольдса

d – внутренний диаметр труб, задаваемый п о табличным данным (20*2 или 25*2) и величине площади поверхности теплообмена, то есть выбирается стандартный ТОА

G – расход, μ – вязкость теплоносителя.

Если число ходов больше единицы, необходимо уточнить величину средней разности температур

Δt′_ср = Δt_ср *ε_Δt

9 Уточняется площадь поверхности ТОА и вновь выбирается ТОА.

F_пр = Q/(Δt_ср *ΔК_пр)

Выбирается материал, из которых изготавливаются трубы, и уточняется коэффициент теплопроводности.

10 Определение коэффициента теплоотдачи по критериальным уравнениям

При движении теплоносителя в трубках

При Re>10⁴

Nu=0,021 Re^0,8 Pr^0,43

При поперечном обтекании трубок скорость теплоносителя определяется по площади проходного сечения межтрубного пространства f _мт

f _мт = D *l _п (1 - d_Н/t)

l _п – расстояние между перегородками, t – шаг размещения труб, D – диаметр кожуха аппарата. В стандартных ТОА l _п = 0,5 D.

Re<10³ при любой компоновки труб

Nu=0,56 Re^0,5 Pr^0,36 ε_φ,

Re>10³

Nu=C Reⁿ Pr^0,36 ε_φ,

При размещении труб в вершинах треугольников ТОА типа Н, К, П, У

C =0,21 n= 0,65

При размещении труб в вершинах квадрата ТОА типа П, У

С=0,38 n=0,6

Для стандартных ТОА коэффициент угла атаки ε _φ =0,6.

11 Определяется коэффициент теплопередачи

12 Уточняется площадь поверхности теплопередачи

13 Если площадь теплопередачи приблизительно равна выбранной или меньше F< F_пр на 10-15 %,то выбранный ТОА работает при заданных условиях.

Если выполняется условие 1,15 F_пр>F,

то необходимо увеличить площадь поверхности теплоотдачи на 10-15 % путем перехода к ТОА с большей длиной труб с теми же конструктивными характеристиками.

Если выполняется условие F>1,15F_пр,

то необходимо выбрать другой стандартный ТОА и сделать пересчет с пункта 9.

Теплоноситель с фазовыми переходами

Конденсирующий пар движется в межтрубном пространстве, его параметры соответствуют состоянию сухого насыщенного пара, которые определяются по заданному давлению насыщения - определяется температура конденсации t_1s.

Дата добавления: 2015-11-04