Секционный теплобменник. Секционный Марсель. Тепловую мощность аппарата Q, расходы теплоносителей G
![]()
|
Задание 3 В секционном теплообменном аппарате охлаждается трансформаторное масло от температуры ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
Решение: Определим число труб по окружностям с учетом размеров: ![]() Рисунок 1 - Разрез трубы Задаемся шагом s=1,5 dнар= 0,02*1,5=0,03 м. Получаем по окружности n=1 трубу. - Площадь межтрубного пространства: ![]() Где n – количество труб внутри большой трубы; n1 – число параллельно соединенных секций. ![]() - трубного: ![]() Расход воды в межтрубном пространстве: ![]() Для определения скорости трансформаторного масла в трубе, необходимо определить теплофизические свойства при средней температуре: ![]() Именно при температуре 60 градусов определим свойства трансформаторного масла: - средняя плотность ![]() - коэффициент теплопроводности ![]() - удельная теплоёмкость Ср1 = 1,905 кДж/(кг·К); - кинематическая вязкость ![]() - динамическая вязкость ![]() Тогда расход масла в трубном пространстве: ![]() Запишем уравнение теплового баланса и определим тепловую нагрузку: ![]() Далее выразим из теплового баланса температуру горячей воды на выходе из теплообменника: ![]() Построим график температур: ![]() Температурный перепад между теплоносителями на концах аппарата, прямоток ↑↑: ![]() ![]() при ![]() ![]() Определение значений коэффициентов теплоотдачи: ПЕРВОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ - от масла к стенке: Задаемся неизвестными температурами стенок Tw1 и Tw2: Tw1=Т1 – Δtср/2 = 60 – 33,75/2=43,13 °С; Tw2= Tw1 – 1 = 43,13 – 1 =42,13 °С. При средней температуре теплопроводность меди составляет 390 Вт/ (м2*К), тогда: Найдем dэвк=R0 ![]() Число Рейнольдса для горячего: ![]() Получаем переходный режим течения, для переходного режима течения, уравнение определения числа Нуссельта имеет вид: ![]() Ко=13,7 находим интерполяцией. Число Прандтля: для средней температуры масла составляет Pr1 = 87,8; для температуры стенки Prw1 = 135. Тогда: ![]() Значение коэффициента теплоотдачи: ![]() - от стенки к воде: При средней температуре воды определяем её теплофизические свойства: ![]() Холодный теплоноситель – вода. Выписываем значения параметров при температуре стенки 24,8 °С: коэффициент теплопроводности ![]() кинематическая вязкость ![]() Число Прандтля: для средней температуры масла составляет Pr2 = 6,22; для температуры стенки Prw2 = 4,67. Тогда: Число Рейнольдса: ![]() Так как имеет собой турбулентный режим течения, то для нахождения числа Нусельта воспользуемся следующим уравнением: ![]() ![]() Коэффициент теплоотдачи: ![]() Определяем коэффициент теплопередачи. Так как соотношение dнар/dвн < 2, то загрязнение стенок не учитываем: ![]() Уточняем температуры стенок Tw1 и Tw2: q=K*(T1-T2) = 80.27 * (60 – 24.8) = 2825.66 Вт/м2 Tw1= T1– q/α1 = 60 – 2825,66/81,13 =25,17 °С; Tw2= T2+ q/α2 = 24,8 + 2825,66/8087 = 25,15 °С. Погрешность: Δ1= (25,17 – 43,13) / 43,13 * 100 = 41,69 % Δ1= (25,15 – 42,13) / 42,13 * 100 = 40,3 % ВТОРОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ Погрешность превышает допустимые пределы, поэтому осуществляем пересчет задав новые температуры стенок Tw1 и Tw2: - Пересчет α1. Для температуры стенки Prw1 = 250. Тогда: ![]() Значение коэффициента теплоотдачи: ![]() - Пересчет α2. Для температуры стенки Prw2 = 4,55. Тогда: ![]() Значение коэффициента теплоотдачи: ![]() Пересчитаем коэффициент теплопередачи: ![]() Уточняем температуры стенок Tw1 и Tw2: q=K*(T1-T2) = 76,66 * (60 – 24.8) = 2698,6 Вт/м2 Tw1= T1– q/α1 = 60 – 2698,6 /77,44 =25,15 °С; Tw2= T2+ q/α2 = 24,8 + 2698,6 /8139,9 = 25,13 °С. Погрешность: Δ1= (25,17 – 25,15) / 25,15 * 100 = 0,08 % Δ1= (25,15 – 25,13) / 25,13 * 100 = 0,08 % Погрешность НЕ превышает допустимые пределы, поэтому осуществляем дальнейший расчет задав новые температуры стенок Tw1 и Tw2: Необходимая площадь поверхности: ![]() Определяем число последовательно соединенных секций: ![]() ![]() Уточним длину трубок: ![]() ![]() |