Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
У даній роботі необхідно виконати конструктивний теплової та гідродинамічний розрахунок вертикального кожухотрубного пароводяного теплообмінного апарату, який полягають у визначенні величини його поверхні теплообміну і потужності, необхідної для переміщення кожного теплоносія в теплообміннику.
Тепловий розрахунок заснований на спільному рішенні рівнянь теплового балансу і теплопередачі.
Рівняння теплового балансу має вигляд:
де: Q - теплова потужність теплообмінника (кількість теплоти, що передається в одиницю часу), Вт;
G1. G2 - витрати первинного (гарячого) і вторинної (холодного) теплоносіїв, кг / сек;
. - зміна ентальпії первинного і вторинного теплоносіїв, Дж / кг.
Рівняння (1) можна надати різну форму в залежності від конкретних умов протікання процесу. При теплообміні без фазових перетворень отримаємо:
де: t # 697; і t # 698; - початкова і кінцева температури теплоносія, ° С;
cpm - середня питома теплоємність теплоносія в інтервалі температур (t # 698; -t # 697;), Дж / кг · град.
При зміні агрегатного стану теплоносія, наприклад, в результаті конденсації насиченої пари, маємо:
де: h # 698; - ентальпія сухої насиченої пари, Дж / кг;
h # 697; - ентальпія конденсату в стані насичення, Дж / кг;
r - прихована питома теплота пароутворення, Дж / кг.
Рівняння теплопередачі для розрахунку теплообмінників має вигляд:
Q = kFtср (4)
де: k - коефіцієнт теплопередачі, Вт / м 2 град;
F - поверхня теплообміну, м 2;
tср - середній температурний напір, ° С.
Вид розрахункової формули для визначення середнього температурного напору залежить від напрямку руху теплоносіїв, які можуть рухатися по схемі: прямотока, противотока, перехресного струму і змішаного струму. При прямотоке і противотоке середній температурний напір # 916; t ср. о С, визначається як середній логарифмічний:
де: і - більший і менший температурні напори між теплоносіями на вході і виході з теплообмінника, про С.
Формула (5) при 1,4 з точністю до 1% може бути замінена формулою для середнього арифметичного температурного напору:
При всіх інших видах руху теплоносіїв. ° С, визначається за формулою:
де: - поправка, яка залежить від двох допоміжних величин:
Залежно розраховані для різних схем руху теплоносіїв і наводяться в [4].
Для визначення коефіцієнта теплопередачі k. Вт / м 2 · о С, можна користуватися формулою для плоскої стінки:
де: 1; 2 - коефіцієнти тепловіддачі з зовнішньої і внутрішньої сторін стінки, Вт / м 2 град;
- товщина стінки, м;
- коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, Вт / м · град.
Забруднення поверхні теплообміну зазвичай враховується коефіцієнтом використання поверхні теплообміну. дійсний коефіцієнт
Значення коефіцієнта тепловіддачі від конденсується пара до стінки # 945; 1. Вт / м 2 · град визначається з рівняння подоби.
Вибір розрахункового рівняння при конденсації на вертикальній стінці починається з встановлення режиму руху плівки конденсату - ламінарного або турбулентного.
Характер руху конденсату визначається за значенням відносної довжини Z, м:
де А - комплекс теплофізичних величин конденсату при температурі насичення, 1 / (м # 8901; К) (Додаток 3).
ts - температура при якій конденсується насичений пар, о С;
tcт - середня температура стінки з боку пара, про С.
Н - висота трубки теплообмінного апарату, м
При значенні 2300 де B - комплекс залежить від роду рідини і температури насичення води, м / Вт. Pr і Prст - числа подібності Прандтля для конденсату розраховуються при При змішаному перебігу конденсату на вертикальній стінці Z> 2300. Значення коефіцієнта тепловіддачі # 945; 2. Вт / м · град, від стінки до рідини, що нагрівається (воді) розраховується з рівнянь подібності: - при турбулентному режимі течії (Re T> 10 4) - при ламінарному режимі течії (Re <2300) - при перехідному режимі течії (2300 де k0 - коефіцієнт залежить від критерію Рейнольдса. У рівняннях 15 - 16: де d - визначальний розмір, м; - середня швидкість руху рідини, м / сек; v- коефіцієнт кінематичної в'язкості рідини, м 2 / сек; a - коефіцієнт температуропровідності рідини; g - прискорення вільного падіння, м / сек 2; - температурний коефіцієнт об'ємного розширення, 1 / о С; - температурний напір між середньою температурою рідини і середньою температурою стінки, 1 / о С В якості визначального розміру приймається зовнішній діаметр труб, а в якості визначальної температури приймається температура насичення. При вирішенні критеріальних рівнянь необхідно знати середню температуру стінки. Обчислити температуру стінки можна, попередньо визначивши величини коефіцієнтів тепловіддачі, які за умовою не задані. Тому поставлене завдання вирішують методом послідовних наближень, ставлячи собі значенням температури стінки. Для пароводяних теплообмінників. Потім знаходять коефіцієнти тепловіддачі по критеріальним рівнянням і по ним - температури стінок з боку первинного теплоносія tст1, о С, і з боку вторинного теплоносія tст2. о С, по равенствам: Середня температура стінки дорівнює Якщо вийшло значення, близьке до заданого (різниця не повинна перевищувати 3 градуси), то розрахунок температури стінки вважають закінченим. В іншому випадку розрахунок повторюють до отримання допустимої різниці температур.Схожі статті