Файл: Курсовая работа по теплотехнике Тепловой расчет теплообменных аппаратов.docx
Добавлен: 01.12.2023
Просмотров: 178
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство Образования Российской ФедерацииРоссийский Государственный Университет Нефти и Газа им. И. М. ГубкинаКафедра термодинамики и тепловых двигателейКурсовая работа по теплотехнике«Тепловой расчет теплообменных аппаратов»Задание №13Москва 2015ОглавлениеI. ВведениеII. Конструктивный тепловой расчетIII. Проверочный тепловой расчетIV. Графическая часть курсовой работыВыводСписок литературы. Введение. Классификация теплообменных аппаратовТеплообменными 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 теплообменаКоэффициент теплопередачи K предварительно принимается по оценкеОт 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 теченияИз таблицы определяем следующие константы:C=0,15; j=0,33; у=0,43; i=0,1Определим 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:
II. Расчетная часть) Определение неизвестного массового расхода воды G2 и параметров теплоносителей.
| Теплоноситель | G, т/ч | t`, C | t``, C | tср, C |
| Горячий теплоноситель (воздух) | 15 | 120 | 70 | 95 |
| Холодный теплоноситель (вода) | ? | 20 | 50 | 35 |
| | |  Pr  ,    | | | | |
| Горячий теплоноситель | Воздух | 1.009 | 0,703 | 22.9 | 0,9461 | 0.0314 |
| Холодный теплоноситель | Вода | 4.179 | 4.34 | 0.658 | 992.2 | 0.611 |
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 теплообменаКоэффициент теплопередачи K предварительно принимается по оценкеОт 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.
| Диаметр кожуха  , мм800 | |
| Наружный диаметр теплообменных труб  , м0,025 | |
| Число ходов по трубам,  2 | |
| Площади проходного сечения одного хода: | |
| По трубам  ,  0,077 | |
| В вырезе перегородки  , 0,065 | |
| Между перегородками  , 0,070 | |
| Площадь поверхности теплообмена  , 69 | |
| Длина теплообменных труб L, м | 2 |
) 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 теченияИз таблицы определяем следующие константы:C=0,15; j=0,33; у=0,43; i=0,1Определим 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:
| Площадь поверхности теплообмена F, м2 | 69 |
| Диаметр кожуха  , мм800 | |
| Наружный диаметр теплообменных труб  , мм25 | |
| Площади проходного сечения  : | |
| Одного хода по трубам  ,  7,7 | |
| В вырезе перегородки  , 6,5 | |
| Между перегородками  , 7,0 | |