Расчет кожухотрубчатого водоводяного аппарата

Произведем расчет конструктивный и тепловой (поверочный)

при следующих условиях:

теплопроизводительность аппарата 1800 кВт;

материал трубки латунь; корпус – сталь;

температура греющего теплоносителя на входе 180 С, на выходе – 100 С

и ;

температура нагревающего теплоносителя 5 С на входе, на выходе – 70 С

и ;

поверхность нагрева выполнена из латунных трубок диаметром ;

теплопроводность материала трубок ;

толщина накипи ; теплопроводность накипи ;

коэффициент, учитывающий теплопотери в вохдух ;

теплоносители движутся по противотоку.

Рис. 1. Кожухотрубчатый теплообменник с твёрдым креплением

трубных решеток

Ответ:

Определяем средний тепловой расчёт греющей воды при

Средний объёмный расход нагреваемой воды при

где и ? плотность воды при соответствующих температурах (табл. 7, приложения);

– теплоёмкость воды.

Средний температурный напор в аппарате:

Задаёмся скоростью перемещения воды в трубках , и определяем площадь поверхностного сечения трубок в секции:

Количество трубок:

По таблице 8 находим ближайшее конструктивное число трубок, равное 37 (при размещении трубок по концентрическим окружностям).

Такому количеству трубок соответствует диаметр аппарата . Принимая ход по радиусу, , т.е. и кольцевой зазор , определяем внутренний диаметр корпуса:

Находим скорость перемещения воды в межтрубном пространстве.

Площадь поперечного сечения корпуса:

Площадь, занятая трубками:

Площадь межтрубного пространства:

Скорость воды в межтрубном пространстве:

Для вычисления коэффициента теплоотдачи от охлаждаемой воды находим критерий Рейнольдса:

Что соответствует установившемуся турбулентному режиму.

Исходя из этого направляться пользоваться следующей формулой, имея в виду, что настоящая скорость в трубках:

Для воды принимаем уточнённую формулу:

где А = 3780 ? табл. 9, приложения.

Так,

Коэффициент передачи тепла со стороны нагреваемой воды находим подобным путём. Определяем режим перемещения воды в межтрубном пространстве:

,

uде

Воспользуемся той же формулой, лишь коэффициент А = 2325 при

Коэффициент передачи тепла вычисляем по формуле (для плоской стены)

Поверхность нагрева подогревателя

Протяженность трубок:

Делаем подогреватель из двух секций.

Активная протяженность трубок в каждой секции равна . ,

округляем до 3,5 м.

Так, любая секция будет складываться из 37 трубок длиной 3,5 м.

Диаметры всех штуцеров аппарата должны быть однообразными, поскольку затраты равны .

Приняв скорость воды в штуцерах равной 1,5 , возьмём

Принимаем

Задача №5 (9). Выяснить коэффициент теплоотдачи сухого насыщенного пара на горизонтальной трубе конденсатора при шахматном расположении и коридорном в нем труб.

Отыскать количество конденсирующего за 1 час пара, в случае если полное давление в конденсаторе , температурный напор пар ? стена , наружный диаметр латунных труб в конденсаторе , а протяженность .

Как изменится коэффициент теплоотдачи, в случае если в паре находятся 1% воздуха?

Дано:

? =1 ч

в = 1%

? кор ? ?, ? шах? ?

Gкор ? ?, Gшах ? ?

?в ? ?

Ответ:

Коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации пара на горизонтальной трубе определяется по формуле:

По приложению табл. 6 определяем число As для температуры насыщения ts = 100?C:

Подставляя, приобретаем:

Коэффициент теплоотдачи при разном размещении труб равен:

где ?t – поправка на число n последовательностей труб в пучке.

?t определяем по графику:

?t = 0,98 ? при коридорном размещении труб

?t = 0,99 ? при шахматном размещении труб

Количество конденсирующего за 1 час пара:

где r = 2,26•106 Дж/кг при ts = 1000С – табл. 7, приложения.

Изменение теплоотдачи при содержании в паре 1% воздуха определяется при помощи графика, нижеприведенного

При коридорном размещении труб:

При шахматном размещении труб:

Ответ:

Задача №6 (11). Выяснить тепловой поток, теряемый за счет излучения металлической трубой диаметром d = 80 мм и длиной . Труба, температура которой находится в помещении на громадном удалении от его стен. Степень черноты материала трубы ,температура стен в помещении . Как изменится лучистая составляющая коэффициента теплоотдачи от поверхности трубы, в случае если ее покрыть цилиндрическим кожухом (экраном) толщиной , выполненным из узких алюминиевых страниц (степень черноты )? Отыскать температуру алюминиевого кожуха. Конвективным теплообменом при расчетах пренебречь.

Дано:

d = 80 мм

??л ? ?

tкож ? ?

Ответ:

Утрата теплоты оголенным паропроводом:

При условии, что ?пр = ?1 – приведенная степень черноты;

где коэффициент излучения полностью тёмного тела;

Площадь трубы находим по формуле:

При экранировании утраты теплоты определяются по формуле:

Эквивалентная степень черноты наряду с этим:

Подставляя, приобретаем:

Температуру алюминиевого страницы находим из формулы:

Из этого высказываем t3 и приобретаем t3 = 725°K

Находим лучистую составляющую коэффициента теплообмена для обоих случаев:

??л = ?л1 ? ?л2 = 13,8 ?1,97 = 11,83

Ответ:

t3 = 725°K

??л = 11,83

Таблица 6

Таблица 7

Таблица 8

Таблица 9

Проектный расчет теплообменника в Aspen Tasc+


Также читать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: