Исходные данные
 Скачать 256.37 Kb.
|
                                                                                                                                          Исходные данные Горячий теплоноситель – этиловый спирт . Расход Температура на входе Температура на выходе Холодный теплоноситель – вода . Температура на входе Температура на выходе Так как среды являются не коррозионно агрессивными применим в качестве материала теплообменных пластин сталь 40
Так как не задано давление воды принимаем его равным 2 бар , , , , - водяной эквивалент для горячего теплоносителя –спирт этиловый Объемный расход спирта Количество тепла отбираемого у спирта
Средняя температура , , Из уравнения теплового баланса находим расход холодного теплоносителя , Объемный расход воды где - КПД теплообменника - водяной эквивалент для теплоносителя -нефти
По предварительному значению коэффициента теплопередачи и температурному напору производим оценочный расчет площади теплообмена пластинчатого теплообменного аппарата Поверхность теплообмена Принимаем за основу разборный пластинчатый теплообменный аппарат площадью одной пластины 0,3м2 Число пластин Конструктивные размеры в соответствии с таблицей 
Теплофизические свойства горячего теплоносителя этилового спирта при средней температуре. , , , , Дл определения числа Прандтля для спирта при температуре стенки принимаем температуру стенки 450С , , По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу каналов N=58 пластин, число ходов Z=29, определяем скорость спирта Определяем число Рейнольдса для жидкости Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный, Расчет ведется по уравнению где коэффициент а=0,1 для пластинчатого теплообменника для площади теплообмена одного элемента 0,3 м2, , , Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке
теплофизические свойства нагреваемой воды при средней температуре. , , Определяем число Прандтля воды при температуре стенки , По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу каналов N=58 пластин, число ходов Z=29, определяем скорость воды Определяем число Рейнольдса для жидкости Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный, Расчет ведется по уравнению где коэффициент а а=0,1 для пластинчатого теплообменника для площади теплообмена одного элемента 0,3 м2, , , Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости
Сумма термических сопротивлений гофрированной пластины из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды составляет Тогда Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет Площадь поверхности теплообменного аппарата будет Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 20м2 не обеспечивает необходимый теплосъем  Для получения больших коэффициентов теплоотдачи применим двух пакетную компоновку. В этом случае принимаем число пластин 56. Схема . Число ходов по теплоносителям
- Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины. По поперечному сечению канала и расходу и числу ходов Z'=14, определяем скорость спирта Определяем число Рейнольдса для жидкости Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный, Расчет ведется по уравнению , Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке
По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу ходов Z=14, определяем скорость воды Определяем число Рейнольдса для жидкости Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный, Расчет ведется по уравнению Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости
Сумма термических сопротивлений гофрированной пластины из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды ( со стороны спирта в в иду малости пренебрегаем ) составляет Тогда Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет Площадь поверхности теплообменного аппарата будет Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 16м2 не обеспечивает необходимый теплосъем .
В этом случае принимаем число пластин 56. Схема . Число ходов по теплоносителям Производим пересчет - Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины. По поперечному сечению канала и расходу и числу ходов Z”=9, определяем скорость спирта Определяем число Рейнольдса для жидкости Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный, Расчет ведется по уравнению , Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке
По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу ходов Z”=9, определяем скорость воды Определяем число Рейнольдса для жидкости Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный, Расчет ведется по уравнению Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости
Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет Площадь поверхности теплообменного аппарата будет Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 16м2 при 56 пластинах обеспечивает необходимый теплосъем . Масса аппарата 485кг Температуру стенки находим из уравнения для теплового потока . Ошибка в выборе температуры по наружной стенке составляет Ошибка в выборе температуры по внутренней стенке составляет Ошибка составляет больше 5% - проводим пересчет с учетом корректировки температур стенок
Задаемся значением температуры стенки со стороны горячего теплоносителя , рассчитываем число Прандтля для спирта при температуре стенки, для чего выписываем значения , , , Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке Задаемся температурой стенки со стороны воды Число Прандтля для воды по температуре стенки Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости Расчет площади Теплообменного аппарата Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет Площадь поверхности теплообменного аппарата будет Так как стандартный теплообменник площадью теплообмена 16 м2 не обеспечивает требуемы теплосъем , применим компоновку из четырех пакетов
Число пластин 56 площадь теплообмена 16м2. Схема . Число ходов по теплоносителям Производим пересчет - Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины. По поперечному сечению канала и расходу и числу ходов Z”'=7, определяем скорость спирта Определяем число Рейнольдса для жидкости Расчет ведется по уравнению , Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке
По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу ходов Z”'=7, определяем скорость воды Определяем число Рейнольдса для жидкости Расчет ведется по уравнению Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости
Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет Площадь поверхности теплообменного аппарата будет Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 16м2 при 56 пластинах обеспечивает необходимый теплосъем с запасом . Температуру стенки находим из уравнения для теплового потока . Ошибка в выборе температуры по наружной стенке составляет Ошибка в выборе температуры по внутренней стенке составляет Так как ошибка составляет менее 5% - пересчет с учетом корректировки температур стенок можно прекратить Принимаем аппарат с площадью теплообмена 16 м2, площадью поверхности одной пластины 0,3м2 Число пластин Число ходов Площадь теплообмена одной пластины 0,3 м2 Запас по площади теплообмена Масса аппарата 485кг
Рассчитываем потерю давления в каналах прохождения горячего теплоносителя Потеря давления в пластине рассчитывается по формуле Здесь =4 – число пакетов коэффициент сопротивления одного пакета Скорость жидкости в штуцере Так как скорость масла в штуцере меньше 2,5 м/с потерями давления в штуцере можно пренебречь Подставляя значения, получим Рассчитываем потерю давления в каналах прохождения холодного теплоносителя Потеря давления в пластине рассчитывается по формуле Здесь =4– число пакетов коэффициент сопротивления одного пакета Скорость жидкости в штуцере Так как скорость масла в штуцере меньше 2,5 м/с потерями давления в штуцере можно пренебречь Подставляя значения, получим Ответ: Площадь поверхности теплообмена площадью поверхности одной пластины 0,3м2 Число пластин Число ходов Площадь теплообмена одной пластины 0,3 м2 Запас по площади теплообмена Масса 485кг Потери давления по горячему теплоносителю Потери давления по горячему теплоносителю Список использованной литературы
|