Конструктивный тепловой расчет

РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ и ГАЗА

Им. И.М. Губкина

ФАКУЛЬТЕТ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

КАФЕДРА ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ и ТЕРМОДИНАМИКИ

Курсовая работа по теплотехнике

«ВЫБОР и РАСЧЁТ КОНСТРУКЦИИ КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА»

Научный руководитель,

доцент _

Выполнил,

студент группы _

Работа принята:

Оценка:

Москва

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3

Данные…………………………………………………………………5

Конструктивный тепловой расчет. 5

Проверочный тепловой расчет. 10

Гидравлический расчет теплообменного аппарата. 11

Графическая часть. 12

Перечень использованной литературы: 13

ВВЕДЕНИЕ

Теплообменными аппаратами (ТА) именуются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к второму. Теплообменные аппараты активно используются в нефтедобывающей, газовой, нефтехимической и химической индустрии.

Все теплообменные аппараты по методу передачи теплоты смогут быть поделены на две многочисленные группы: поверхностные и смесительные. В поверхностных аппаратах теплоносители отделены друг от друга жёсткой стенкой (такие аппараты именуются рекуперативными), или поочередно контактируют с одной и той же стенкой (такие аппараты именуются регенеративными).

Рекуперативные теплообменные аппараты возможно, со своей стороны, классифицировать:

1. По обоюдному направлению потоков теплоносителей:

— прямоточные (прямоток), в то время, когда оба теплоносителя движутся параллельно в одном направлении;

— противоточные (противоток), в то время, когда оба теплоносителя движутся в противоположных направлениях;

— с перекрестным током – теплоносители движутся во взаимно перпендикулярных направлениях, однократно либо многократно;

— с более сложными схемами разного сочетания прямотока, перекрёстного тока и противотока.

2. По роду теплоносителей:

— аппараты, в которых оба теплоносителя не меняют собственного агрегатного состояния (газо-газовые, жидко-жидкостные, газожидкостные);

— аппараты, в которых изменяется агрегатное состояние одного теплоносителя, — конденсаторы (тёплого теплоносителя), парогенераторы, испарители (холодного теплоносителя);

— аппараты, в которых изменяются агрегатные состояния обоих теплоносителей (конденсаторы – испарители).

3. По конструктивному оформлению:

— трубчатые;

— трубчато-ребристные;

— пластинчатые;

— пластинчато-ребристые;

— трубчато-пластинчатые.

Самый распространенной конструкцией являются трубчатые аппараты. Поверхность теплообмена таких аппаратов складывается из одной либо нескольких труб. Несложный теплообменник – типа «труба в трубе» — состоит всего из одной трубы, которая в омывается одним теплоносителем, а снаружи — вторым, что протекает в кольцевом пространстве между кожухом и теплообменной трубой. В случае если теплообменник имеет несколько труб, то они планируют в трубный пучок посредством трубных досок. Трубы с трубными досками заключены в кожух.

В инженерной практике при выборе теплообменного аппарата нужно совершить конструктивный и проверочный тепловые расчеты, и гидравлический расчет теплообменных аппаратов.

Конструктивный тепловой расчет проводится чтобы выбрать теплообменный аппарат при их серийном производстве на фабриках либо спроектировать новый аппарат. В следствии конструктивного расчета выбирается тип аппарата, его конструкция, схема течения теплоносителей, материал для изготовления отдельных элементов и определяется масса и размер теплообменного аппарата.

Проверочный тепловой расчет проводится с целью выяснить мощность теплообменного аппарата и конечные температуры теплоносителей, омывающих поверхность нагрева теплообменного аппарата, площадь и конструкция поверхности нагрева которого известны. Проверочный расчет в большинстве случаев выполняется тогда, в то время, когда нужно узнать возможность применения уже установленного либо проектируемого теплообменного аппарата в условиях, хороших от расчетных.

Гидравлический расчет теплообменного аппарата нужен для определения мощностей давлений насосов и перепадов теплоносителей и компрессоров, перекачивающих теплоносители.

Данные

Тёплый теплоноситель: горючее Т-5

кг/с

°C

°C

Холодный теплоноситель: нефть

кг/с

°C

Конструктивный тепловой расчет

Теплофизические особенности тёплого теплоносителя (горючее Т-5) при средней температуре:

°C

Вт/(м·К)

кг/м3

Дж/(кг·К)

м2/с

Определим мощность ТА:

?=0,95 (ТА ставится в самые трудные условия при расчете).

Вт

Определяем температуру выхода холодного теплоносителя, способом итерации:

, °C где Дж/(кг·К) при t = 25?

°C

°C

Дж/(кг·К)

°C

°C

Принимаем °C

°C

Дж/(кг·К) при t = 49,5?

Теплофизические особенности холодного теплоносителя (нефть):

°C

Вт/(м·К)

кг/м3

Дж/(кг·К)

м2/с

Вычислим среднюю арифметическую разность температур между теплоносителями в теплообменном аппарате:

°С

°С

°С

Определим площади проходных сечений трубного fтр и межтрубного пространства fмтр при минимальной скорости течения жидкости.

Будем вычислять, что в трубах теплообменного аппарата течет горючее Т-5, а межтрубье – нефть:

м2;

м2;

На основании взятых данных, произведем выбор теплообменного аппарата.

Тип аппарата – ТА с U-образными теплообменными трубками;

Число последовательностей труб в пучке Z=16;

Число последовательностей труб в окнах перегородок Zn=8;

Число последовательностей труб между полостями, проходящими через кромки перегородок Zвп=4;

Диаметр кожуха, мм Наружный диаметр труб dn,мм Число ходов по трубам nx Площадь проходного сечения f, 10-2,м2 Площадь поверхности теплообмена F (м2) при длине труб l (мм)
Наруж-ный Внут-ренний Одного хода по тубам В вырезе пере-города Между пере-городами
1,2 2,0 3,3

Уточним значение скорости тёплого теплоносителя, в соответствии с выбранным теплообменным аппаратом, и вычислим число Рейнольдса:

м/с;

Режим течения турбулентный.

Применяя способ итерации, при котором выполняется условие | tc(n+1) – tc(n)|

°С

Вт/(м2·К)

Скорость холодного теплоносителя в кольцевом пространстве:

м/с;

Число Рейнольдса

Режим течения переходной.

Вт/(м2·К)

°С

°С = Находим ?г и ?х при tc(2).

Prг,с(2)=10,7

Prх,с(2)=864

Вт/(м2·К)

°С

°С

?г = 560 Вт/(м2·К) и ?х = 29 Вт/(м2·К)

Коэффициент передачи тепла от тёплого к холодному теплоносителю:

, Вт/(м2·К)

, Вт/(м2·К)

Нужная площадь поверхности теплообмена:

м2

На основании выполненного расчета выбираем теплообменник

Диаметр кожуха, мм Наружный диаметр труб dn,мм Число ходов по трубам nx Площадь проходного сечения f, 10-2,м2 Площадь поверхности теплообмена F (м2) при длине труб l (мм)
Наруж-ный Внут-ренний Одного хода по тубам В вырезе пере-города Между пере-городами
6,9 6,9 7,0

Расчет потерь тепла на конкретном примере


Также читать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: