Расчет теплового обмена. Курсовая работа по теплотехнике Тепловой расчет теплообменных аппаратов
 Скачать 112.5 Kb.
|
|
Министерство Образования Российской Федерации Российский Государственный Университет Нефти и Газа им. И. М. Губкина Кафедра термодинамики и тепловых двигателей Курсовая работа по теплотехнике «Тепловой расчет теплообменных аппаратов» Задание №13 Москва 2015 Оглавление I. Введение II. Конструктивный тепловой расчет III. Проверочный тепловой расчет IV. Графическая часть курсовой работы Вывод Список литературы . Введение. Классификация теплообменных аппаратов Теплообменными аппаратами (ТА) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплообменные аппараты широко применяются в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Такое широкое использование теплообменного оборудования в нефтяной и газовой промышленности обязывает специалистов уметь их рассчитывать, обобщать опыт их эксплуатации, анализировать рабочий процесс и намечать пути повышения эффективности их работы. Эффективная работа теплообменных аппаратов приводит к экономии энергии, сокращению расхода топлива и улучшает технико-экономические показатели производственных процессов. В зависимости от расположения теплообменных труб различают теплообменные аппараты горизонтального и вертикального типов. В зависимости от числа перегородок в распределительной камере и задней крышке кожухотрубные теплообменные аппараты делятся на одноходовые, двухходовые и многоходовые в трубном пространстве. В зависимости от числа продольных перегородок, установленных в межтрубном пространстве, кожухотрубные теплообменные аппараты делятся на одно- и многоходовые в межтрубном пространстве. Целью конструктивного теплового расчета является определение типа теплообменного аппарата и его конструкции. При проверочном тепловом расчете определяется мощность выбранного стандартного теплообменного аппарата Qст и действительные конечные температуры теплоносителей (t1дўў, t2дўў). В результате этого расчета выясняется возможность использования стандартного теплообменника при заданных температурных режимах теплоносителей. II. Расчетная часть ) Определение неизвестного массового расхода воды G2 и параметров теплоносителей.
Дано:  средняя температура теплоносителейВыписываем теплофизические свойства при tср:
Для нахождения массового расхода записываем уравнение теплового баланса:  находим тепловую мощность Q: G1=15 т/ч = 15*1000/3600 кг/с = 4,167 кг/с   - коэффициент, учитывающий потери тепла в окр. среду. По рекомендациям направляем воздух в межтрубное пространство, а воду в трубное. ) Определим среднюю разность температур между теплоносителями  по уравнению Грасгофа:    3) Определим водяной эквивалент KF и площадь поверхности теплообмена   Коэффициент теплопередачи K предварительно принимается по оценке От газа к жидкости  = 50  Выбор типа, конструкции и размеров теплообменного аппарата: а) Выбираем теплообменник кожухотрубчатый, с неподвижными трубными решетками. б) По рекомендациям направляем воздух в межтрубное пространство, а воду в трубы. в) По величине расчетной площади поверхности теплообмена, предварительно выбираем двухходовой аппарат с площадью теплообмена  с трубами длиной 2 м.Конструктивные характеристики выбранного аппарата.
) Расчет коэффициента теплопередачи.  Для расчета необходимо посчитать  и  . где Re, Pr - числа подобия теплоносителя, движущегося в трубах ТА, при среднеарифметической температуре потока. Prc - число Прандтля теплоносителя, движущегося в теплообменных трубах ТА при средней температуре стенки труб.  - коэффициент теплопроводности теплоносителя, движущегося в трубах ТА.  и  - наружный диаметр и толщина стенки теплообменных труб.Средняя скорость теплоносителя в трубном пространстве:  Число Рейнольдса:  Ламинарный режим течения Из таблицы определяем следующие константы: C=0,15; j=0,33; у=0,43; i=0,1 Определим  из таблицы при  :  Подставим:   Рассчитаем коэффициент теплоотдачи теплоносителя в межтрубном пространстве:   где значения коэффициентов С, Сz, C1, m, n выбираются из таблицы в зависимости от расположения труб в пучке и значения числа Рейнольдса: Выберем расположение труб в пучке в виде треугольника. Вычислим среднюю скорость теплоносителя в межтрубном пространстве:   Число Рейнольдса:  Выбираем коэффициенты: m=0,6; n=0,36; C=0,637; Cz=1; C1=0,36; Выбираем  для воздуха при    Рассчитаем  Дополнительные термические сопротивления:  - сопротивления загрязнений на поверхности ТА, создаваемые охлаждающей водой.Уточняем k:  ,Уточняем F расч:  Погрешность F:  Окончательный выбор теплообменника:
Длина трубы l = 2000 мм.. Проверочный тепловой расчет теплообменного аппарата 1) Определяем фактическую тепловую мощность выбранного аппарата:  Вычислим приведенный водяной эквивалент  :    Тепловая мощность равна:  2) Определим действительные температуры теплоносителей на выходе теплообменного аппарата:   IV. Графическая часть Нахождение промежуточных точек на диаграмме: Для расчёта возьмём половину площади поверхности теплообмена (F=35 м2), тогда  . Определим промежуточные температуры:       Рис. 1. Двухходовой кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками: 1 - распределительная камера; 2 - кожух; 3 - теплообменная труба; 4 - поперечная перегородка; 5 - трубная решетка; 6 - задняя крышка кожуха;7 - опора; 8 - дистанционная трубка; 9 - штуцеры; 10 - перегородка в распределительной камере; 11 - отбойник. Схема движения теплоносителей и положение перегородок в распределительной камере и задней крышке теплообменного аппарата
теплообменник труба распределительный камера Вывод В процессе расчёта теплообменного аппарата был определён тип ТА, его конструкция, определена мощность системы ТА, действительные конечные температуры теплоносителей, в результате чего подтверждена возможность использования теплообменного аппарата при заданных температурах теплоносителей. Также была построена температурная диаграмма системы теплоносителей. Список использованной литературы1. А.Ф.Калинин - Расчет и выбор конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата - Москва, 2002. 2. А.К.Трошин - Теплоносители тепло- и массообменных аппаратов и их теплофизические свойства - Москва, 2006. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pr
,
, мм800
, м0,025
2
, 
0,077
, 
, 
, 
:
, 
