Курсовая работа. Курсовая работа расчет пароводяного теплообменного аппарата студент группы рэнгм 14(з) сп С. Л. Бухвалов
![]()
|
Приложение 5 Таблица 5.1 – Трубы стальные по ГОСТ 3262-75 с изм.
Таблица 5.2 – Трубы стальные по ГОСТ 10704-91
Приложение 6 Таблица 6.1 – Значения комплексов А и В, зависящих от рода жидкости и температуры насыщения воды
Приложение 7 Таблица 7.1 - Коэффициенты местного сопротивления отдельных элементов теплообменного аппарата
В данной работе необходимо выполнить конструктивный тепловой и гидродинамический расчет вертикального кожухотрубного пароводяного теплообменного аппарата, который заключаются в определении величины его поверхности теплообмена и мощности, необходимой для перемещения каждого теплоносителя в теплообменнике. Тепловой расчет основан на совместном решении уравнений теплового баланса и теплопередачи. Уравнение теплового баланса имеет вид: ![]() где: Q – тепловая мощность теплообменника (количество теплоты, передаваемого в единицу времени), Вт; G1, G2 – расходы первичного (горячего) и вторичного (холодного) теплоносителей, кг/сек; ![]() ![]() Уравнению (1) можно придать различную форму в зависимости от конкретных условий протекания процесса. При теплообмене без фазовых превращений получим: ![]() где: tʹ и tʺ – начальная и конечная температуры теплоносителя, °С; cpm – средняя удельная теплоемкость теплоносителя в интервале температур (tʺ–tʹ), Дж/кг·град. При изменении агрегатного состояния теплоносителя, например, в результате конденсации насыщенного пара, имеем: ![]() где:hʺ – энтальпия сухого насыщенного пара, Дж/кг; hʹ – энтальпия конденсата в состоянии насыщения, Дж/кг; r – скрытая удельная теплота парообразования, Дж/кг. Уравнение теплопередачи для расчета теплообменников имеет вид: Q = k ![]() ![]() где: k – коэффициент теплопередачи, Вт/м2 град; F – поверхность теплообмена, м2; ![]() Вид расчетной формулы для определения среднего температурного напора зависит от направления движения теплоносителей, которые могут двигаться по схеме: прямотока, противотока, перекрестного тока и смешанного тока. При прямотоке и противотоке средний температурный напор Δtср,о С, определяется как средний логарифмический: ![]() где: ![]() ![]() Формула (5) при ![]() ![]() При всех других видах движения теплоносителей ![]() ![]() где: ![]() ![]() ![]() Зависимости ![]() Для определения коэффициента теплопередачи k, Вт/м2· о С, можно пользоваться формулой для плоской стенки: ![]() где: ![]() ![]() ![]() ![]() Загрязнение поверхности теплообмена обычно учитывается коэффициентом использования поверхности теплообмена. Действительный коэффициент теплопередачи равен: ![]() ![]() Значение коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке α1, Вт/м2·град определяется из уравнения подобия. Выбор расчетного уравнения при конденсации на вертикальной стенке начинается с установления режима движения пленки конденсата − ламинарного или турбулентного. Характер движения конденсата определяется по значению относительной длины Z, м: ![]() где А − комплекс теплофизических величин конденсата при температуре насыщения, 1/(м⋅К) (Приложение 3). ts – температура при которой конденсируется насыщенный пар, о С; tcт средняя температура стенки со стороны пара, о С. Н – высота трубки теплообменного аппарата, м При значении 2300 < Z режим течения конденсата будет ламинарным, и среднее значение коэффициента α1можно определить по формулам: ![]() ![]() где B – комплекс зависящий от рода жидкости и температуры насыщения воды, м/Вт. Pr и Prст – числа подобия Прандтля для конденсата рассчитываются при При смешанном течении конденсата на вертикальной стенке Z > 2300. ![]() Значение коэффициента теплоотдачи α2, Вт/м·град, от стенки к нагреваемой жидкости (воде) рассчитывается из уравнений подобия: – при турбулентном режиме течения (Re > 104) ![]() – при ламинарном режиме течения (Re < 2300) ![]() – при переходном режиме течения (2300 < Re <104) ![]() где k0 – коэффициент зависящий от критерия Рейнольдса. В уравнениях 15 – 16: критерий Нуссельта ![]() критерий Рейнольдса ![]() критерий Прандтля ![]() критерий Грасгофа ![]() где d– определяющий размер, м; ![]() v- коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/сек; a – коэффициент температуропроводности жидкости; g – ускорение свободного падения, м/сек2; ![]() ![]() В качестве определяющего размера принимается наружный диаметр труб, а в качестве определяющей температуры принимается температура насыщения. При решении критериальных уравнений необходимо знать среднюю температуру стенки. Вычислить температуру стенки можно, предварительно определив величины коэффициентов теплоотдачи, которые по условию не заданы. Поэтому поставленную задачу решают методом последовательных приближений, задаваясь значением температуры стенки. Для пароводяных теплообменников ![]() ![]() ![]() ![]() Средняя температура стенки равна ![]() Если получилось значение, ![]() |