Кожухотрубный ТО. КТО. Проектирование кожухотрубчатого теплообменного аппарата

Название	Проектирование кожухотрубчатого теплообменного аппарата
Анкор	Кожухотрубный ТО
Дата	23.02.2022
Размер	204.54 Kb.
Формат файла
Имя файла	КТО.docx
Тип	Документы #371351

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

(Университет ИТМО)

Факультет низкотемпературной энергетики

16.03.03
Технологии производства сжиженного природного газа

Расчетно-графическая работа №3

«Проектирование кожухотрубчатого теплообменного аппарата»

Выполнил: Щербаков Д.А.

Группа: W34052

Преподаватель: Василенок А.В.

Работу принял: ________________

Санкт-Петербург

2021 год

Исходные данные.

Параметр	Значение	Расчётные единицы
	0,148	МПа
	21	°С
	87	°С
	213
	0,56	МПа
	185	°С

Решение.

При заданном давлении , при помощи I-S диаграммы определили состояние пара и температуру насыщенного пара .

Т.к. пар перегрет, имеются 2 зоны теплообмена

1) охлаждение от

до

2)конденсация насыщенного пара на вертикальных трубах

2. Определение тепловой нагрузки аппарат

2.1Средняя температура воды:

⁰С

2.2 Средняя температура пара:

⁰С

2.3 Количество теплоты, передаваемой паром воде ,кВт

Вт

Вт
Где

Вт

Вт

2.4 Массовый расход пара

3 Расчет коэффициента теплопередачи и конструктивных размеров аппарата

Наружный диаметр трубок

Скорость воды в трубках

м/с

3.1 Определяем режим течения воды в трубах

Далее необходимо рассчитать в зависимости от режима течения жидкости критерий Нуссельта:

- для турбулентного течения жидкости Re>4000

3.3 Из критериального уравнения Нуссельта находим коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенки трубки к водe

3.4 Рассчитывают количество трубок в трубной решетке

3.6 Принимаем ромбическое расположение труб в трубной решетке.

Ближайшее значение

=91

Относительный диаметр трубной решетки

Шаг между трубками диаметром

мм

3.7 Диаметр трубной решетки

3.8 Внутренний диаметр корпуса аппарата

k-кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом, принимаем равным 10 мм
Расчетное значение внутреннего диаметра кожуха округляют до ближайшего размера:

3.9 При ромбическом расположении труб число шестиугольников для размещения труб определяется

3.10 Число труб по диагонали наибольшего шестиугольника составит

l = 2m+1

l = 2 * 5 + 1 = 11

3.11 Площадь межтрубного пространства без учета перегородок для прохода пара

3.12 Скорость пара в межтрубном пространстве

3.13 Критерий Рейнольдса для пара

3.14 Критерий Нуссельта для турбулентного режима

3.15 Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубки

3.16 Коэффициент теплопередачи в 1 зоне, Вт

Считаем , что температурный напор в 1-й зоне не изменится ,тогда поверхность теплообмена 1-й зоны

3.17 Температурный напор в 1-й зоне, ⁰С

Δ

3.18 Поверхность теплообмена 1-й зоны составит

Поверхность теплообмена во 2-й зоне

Предполагают, что во 2-й зоне коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубки к жидкости равен коэффициенту теплоотдачи в 1-й зоне. Это допустимо, так как свойства воды во 2-й зоне мало отличаются от свойств воды в 1-й зоне.

Удельный тепловой поток от пара к стенке:

где

– принимаем 3мм

Δt₁ = t_п – t_ст1
Задаемся рядом значений Δt1(от 10 до 90 ˚С) и вычисляют соответствующие им величины q1.
По полученным данным строим кривую Δt1 = f(q1)

Средний температурный напор во 2-й зоне:

Заполним сводную таблицу для построения графика зависимости ∑Δt = f(q)

Определяем dt₂ и dt₃ при плотности теплового потока q₁ по формулам:

q1	70,12	117,93	159,84	198,33	234,46	268,82	301,77	333,55	364,36
dt1	10	20	30	40	50	60	70	80	90
dt2	1,94	3,27	4,44	5,509	6,51	7,46	8,38	9,26	10,12
dt2	7,81	13,13	17,8	22,09	26,12	29,9	33,62	37,16	40,59
∑Δt	19,75	36,41	52,41	67,6	82,63	97,41	112,0	126,42	140,71

Определяем значение q, при котором ∑dt = Δt₂*

С помощью встроенной функции Excel «Подбор параметра»
(вкладка «Данные» => «Анализ «что если» => «Подбор параметра»)
Получаем:

3.19 Коэффициент теплопередачи во 2-й зоне

3.20 Поверхность теплообмена во 2-й зоне:

3.21 Суммарная поверхность теплообмена:

3.22 Общая длина трубок:

Щербаков Дмитрий Алексеевич

3.23 Число ходов подогревателя:

3.24 Общее число трубок подогревателя составит:

Принимаем ромбическое расположение труб в трубной решетке. Находим ближайшее значение

Определяем относительный диаметр трубной решетки d_тр/t = 20.

Для полученных типоразмеров определяем шаг t = 32 мм, между трубками диаметром d_нар = 25 мм.
3.25 Диаметр трубной решетки

3.26 Внутренний диаметр корпуса аппарата:

Расчетное значение внутреннего диаметра кожуха округляем до ближайшего табличного размера

3.27 Площадь межтрубного пространства без учета перегородок для прохода пара:

3.28 Коэффициент, учитывающий сужение живого сечения межтрубного пространства:

3.29 Расстояние между сегментными перегородками:

3.30 Эквивалентная длина пути теплоносителя:

3.31 Площадь живого сечения межтрубного пространства с учетом перегородок:

3.32 Скорость пара в межтрубном пространстве:

3.33 Критерий Рейнольдса для пара

где

м
3.34 Критерий Нуссельта для пара:

3.35 Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубки:

3.36 Коэффициент теплопередачи в 1-й зоне:

3.37 Поверхность теплообмена 1-й зоны:

Считаем, что температурный напор в 1-й зоне не изменится Δt1*

3.38 Суммарная поверхность теплообмена:
Так как температурный напор Δt₂* во 2-й зоне не изменяется, то коэффициент теплопередачи останется прежним k₂, а следовательно, поверхность теплообмена F₂ также не изменится.