РАСЧЕТ ТЕПЛА. 3 Расчет водоводяного теплообменника типа труба в трубе

• Название: 3 Расчет водоводяного теплообменника типа труба в трубе
• Анкор: РАСЧЕТ ТЕПЛА
• Дата: 21.03.2022
• Размер: 24.32 Kb.
• Имя файла: 58.docx
• Тип: Документы; #407060

3.1. Расчет водоводяного теплообменника типа «труба в трубе»

ВАРИАНТ 58

Задание. Произвести тепловой расчет водоводяного теплообменника типа «труба в трубе» [14]. Определить площадь поверхности нагрева и число секций противоточного теплообменника при следующих условиях:

1) коэффициент теплопроводности стальной трубы λст = 57 Вт/м · °С;

2) длина одной секции l = 4 м;

3) температура греющей воды на входе tж′ 1 = 105 °С;

4) температура греющей воды на выходе tж′′1 = 65 °С;

5) греющая вода движется по внутренней стальной трубе диаметром d2 / d1 = 57 / 51 мм;

6) температура нагреваемой воды на входе tж′ 2= 26 °С;

7) температура нагреваемой воды на выходе tж′′2= 50 °С;

8) диаметр внешней трубы D2 /D1 = 57/51;

9) количество передаваемой теплоты Q = 100 кВт.

Расчет теплообменника начинаем с определения физических свойств греющего и нагреваемого теплоносителей, для чего находим среднеарифметические значения их температур





По табл. 2 (прил. 2) выписываем физические свойства воды при соответствующих температурах и их значения вписываем в табл. 2.

Таблица 2- Физические свойства воды при соответствующих температурах (Приложение 3 – Физ.свойства воды)

Физические величины	Для воды
	при t= 38 С	при t= 90 С
Плотность, кг/м3	в = 993	в = 965,3
Теплоемкость, кДж/(кг·°С)	ср = 4,178	ср = 4,205
Теплопроводность, Вт/(м·°С)	ж2= 0,624	ж1= 0,675
Кинематическая вязкость, м2/с	ж2= 0,683·10–6	ж1= 0,326·10–6
Критерий Прандтля для среды	Рrж2 = 4,53	Рrж1 = 1,9

Из уравнения теплового баланса определяем расходы теплоносителей











Определяем скорость движения греющей воды





Определяем скорость движения нагреваемой воды





Число Рейнольдса для потока греющей воды





Так как число режим течения турбулентный, поэтому расчет числа Нуссельта ведем по следующему выражению:



Так как температура стенки неизвестна, то в первом приближении задаемся значением





Число Прандтля по температуре стенки

Число Нуссельта со стороны греющей воды



Находим коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке трубы





Число Рейнольдса для потока нагреваемой воды





где

Так как число режим движения жидкости турбулентный.

Принимаем в первом приближении температуру стенки со стороны нагреваемой воды



Число Прандтля по температуре стенки
Число Нуссельта со стороны нагреваемой воды определяем по выражению





Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой воде





Так как , то расчет коэффициента теплопередачи можно вести по уравнению плоской стенки, где



где толщина стенки;



Определяем наибольший и наименьший температурный напоры





Рассчитываем средний логарифмический температурный напор





Определяем плотность теплового потока



Площадь поверхности теплообмена



Определяем число секций



Находим температуру стенки трубы со стороны греющей воды





Число Прандтля при этой температуре находим по табл.2 ( приложение 2) Pr= 2,83

Уточняем значение поправки на изменение физических свойств греющей жидкости



В первом приближении принято



Находим температуру стенки со стороны греющей воды



Число Прандтля при этой температуре Pr=2.01

Уточняем значение поправки на изменение физических свойств нагреваемой жидкости



В первом приближении было принято



Определяем невязки между уточненными и принятыми значениями физических величин теплоносителей. Если невязка составляет не более 5 %, перерасчет не требуется. В случае несоблюдения этого условия следует произвести перерасчет, задавшись посчитанным значением температуры стенки.

Так как уточненное значение поправки греющего теплоносителя не отличается от принятого более чем на 5 %, то производить перерасчет во втором приближении не требуется.