КР,ТЕРМОДИНАМИКА,В09,2022. Задача 1 2 Расчёт цикла двигателя внутреннего сгорания (двс) 7 Задача 2 7 Стационарная теплопроводность 19 Задача 3 19

• Название: Задача 1 2 Расчёт цикла двигателя внутреннего сгорания (двс) 7 Задача 2 7 Стационарная теплопроводность 19 Задача 3 19
• Дата: 10.04.2022
• Размер: 1.34 Mb.
• Имя файла: КР,ТЕРМОДИНАМИКА,В09,2022.docx
• Тип: Задача; #460241
• страница: 8 из 10

Конструктивный расчет теплообменного аппарата

Задача № 8

Для подогрева воды решено установить трубчатый водоподогреватель, в котором вода подогревалась бы от до . Расход воды G₂. Подог­рев производится продуктами горения с температурой на входе в подогре­ватель , а на выходе . Вода движется по латунным трубкам (λ=100 Вт/(м·К)) диаметром мм со скоростью w₂. Продукты горения движутся в межтрубном пространстве. Расположение трубок в пучке коридорное с шагами s₁=s₂=2,5d_н. Схема движения теплоносителей - про­тивоток.

Рассчитайте необходимое число трубок и их длину, а также габариты теплообменника.

Данные, необходимые для расчетов, выбрать из таблицы 8.1.

Таблица 8.1

Предпоследняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
t1‘, ºС	500	550	600	500	550	600	500	550	600	500
t1’’, ºС	150	150	200	200	200	250	100	100	150	175
G2 ,кг/с	13	14	11	13	14	15	11	13	14	15
Последняя цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
t2‘, ºС	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3
t2’’, ºС	7	7	7	7	8	8	8	8	6	6
w2, м/с	0,5	0,75	1	1	0,75	0,5	0,5	0,75	1	0,75

Решение:

Находим среднеарифметическое значение температур теплоносителей и соответствующие значения теплофизических параметров воды и дымовых газов при этих температурах:

Для воды C.

Для дымовых газов C.

Соответствующие значения теплофизических параметров при этих температурах выбираем из приложения [2].

Для воды

,C	, кг/м3	, кДж/(кг·K)	, Вт/(м·К)	, м2/с	Pr2
4,0	999,82	4,2036	0,5606	1,5958	12,01

Для дымовых газов

,C	, кг/м3	, Дж/(кг·K)	, Вт/(м·К)	, м2/с	Pr1
337,5	0,5825	1132,875	0,05149	51,274	0,64625

Тепловой поток, который необходимо подводить к воде:

Вт.

Из уравнения теплового баланса определим необходимый массовый расход дымовых газов:

кг/с.

Скорость движения воды по латунным трубкам:

м/с;

Число трубок для прохода воды:



Располагая трубки коридорно, будем иметь число рядов , принимаем значение (округляем в большую сторону до ближайшего целого).

Тогда число трубок в ряду

(тоже округляем в большую сторону до ближайшего целого). Число трубок, окончательно: штук.

При этом размеры кожуха:

;

.

где a и b – размеры кожуха, м; n₁, n₂ – число трубок в ряду, число рядов соответственно.

Площадь для прохода дымовых газов вычисляется следующим образом:



а периметр сечения



Скорость движения дымовых газов в межтрубном пространстве:

м/с.

При расчёте конвективного теплообмена в межтрубном пространстве за характерный размер берется эквивалентный диаметр:



где площадь для прохода дымовых газов, м²; периметр сечения, м.

Число Рейнольдса для потоков теплоносителей:

воды в латунной трубе:

,

дымовых газов в межтрубном пространстве:

.

Так как значения числа - режим течения переходный.

При данном режиме критериальное уравнение, отражающее связь числа Нуссельта от чисел Рейнольдса и Прандтля имеет вид (коридорное расположение труб в пучке):

- число Нуссельта для дымовых газов:

.

- число Нуссельта для воды:

.

Коэффициенты теплоотдачи:

от внутренней поверхности трубок к воде наружной поверхности внутренней трубы к воздуху:

Вт/(м² K);

от дымовых газов к поверхности трубок:

Вт/(м² K).

Коэффициент теплопередачи для тонкостенных трубок:

Вт/(м² K).

где - коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к поверхности трубок, Вт/(м²·К); - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубок к воде, Вт/(м^2·К); δ – толщина стенки трубки, м.

Площадь поверхности нагрева:

м².

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К); - средний температурный напор, К.

Для противотока средний температурный напор:

ºС.

Длина трубок вычисляется по уравнению:



где l – длина трубок, м;

– средний диаметр труб, м.