Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Тип Реферат
Предмет Промышленность и производство
Просмотров
824
Размер файла
323 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ВолгГТУ)

Кафедра ПАХП

Курсовая работа

на тему:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Выполнил: студент

группы ХТ-341

Ошкин Михаил Иванович

Волгоград 2008г.

Содержание

Аннотация

Введение

Общая часть

1. Определение расхода теплоты и расхода воды

2. Приблизительная оценка

Расчет и подбор теплообменных аппаратов

Вариант №1: D = 273мм, n = 37, z =1 и F= 9

Вариант №2: D = 325мм, n = 56, z =2 и F = 13

Расчет нагрузочной характеристики

Заключение

Приложение №1

Приложение №2

Список используемой литературы

Аннотация

В данной семестровой работе рассматривается процесс передачи энергии в форме тепла и на основе расчетных данных осуществляется подбор теплообменного аппарата.

В данном случае рассматривается процесс охлаждения жидкости с заданным расходом.

Исходными материалами являются ацетон и скважинная вода. Вода является охладителем с начальной температурой равной . Для исключения накипи в межтрубном пространстве конечная температура воды не превышает , т.е.принята .

Жидкости подаются в теплообменный аппарат противоточно, при условии, что осуществляется развитое турбулентное течение. Кожух теплообменного аппарата выполнен из материала – сталь, с толщиной 2мм, без учета расчета на прочность. Подбор теплообменного аппарата осуществляется при условии, что поверхность теплообмена не будет превышать 10%. Исходным материалом для расчета поверхности теплообменного аппарата является учебник: К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии».

Введение

теплообменный аппарат ацетон

В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников:

1) поверхностные теплообменники, в которых перенос тепла между обменивающимися теплом средами происходит через разделяющую их поверхность теплообмена – глухую стенку;

2) теплообменники смешения, в которых тепло передается от одной среды к другой при их непосредственном соприкосновении.

Теплообменники и холодильники могут устанавливаться горизонтально и вертикально, быть одно-, двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Трубы, кожух и другие элементы конструкции могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, а трубы холодильников – также и из латуни. Распределительные камеры и крышки холодильников выполняют из углеродистой стали.

Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счет теплоты конденсации пара. Они могут быть с неподвижной трубчатой решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, также вертикальные и горизонтальные. От холодильников они отличаются большим диаметром штуцера для подвода пара в межтрубное пространство.

В кожухотрубчатых испарителях в трубном пространстве кипит жидкость, а в межтрубном пространстве может быть жидкий, газообразный, парообразный, парогазовый или парожидкостной теплоноситель. Эти теплообменники могут быть только вертикальные, с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе.

В работе используется кожухотрубчатый теплообменник. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей. Этот теплообменник относится к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников. В теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб, а другая – в межтрубном пространстве. Среды обычно направляются противоположно друг другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло, - в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении.

Конструкции теплообменников должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.

Конденсация ацетона водой

Примем следующие индексы:

«1» - для ацетона

«2» - для воды

Общая часть

1. Определим расход теплоты и расход воды на охлаждение ацетона

Примем температуру ацетона на входе в теплообменник равной tн1 = 560С. Конечная температура ацетона, по условию задания, равной 36 0С. Вода подается в теплообменник с начальной температурой tн2 = 170С. Конечная температура равна tн2 = 270С.

- средняя температура воды:

0С

Данным условиям соответствуют следующие физико-химические показатели воды:

С2 = 4231,9 Дж/(кг К) – теплоемкость этилацетата (стр. 562, рис. XI, [1]);

λ2 = 0,593 Вт/(м К) – коэф. теплопроводимости (стр. 561, рис. X, [1]);

ρ2 = 998 кг/м3 – плотность этилацетата (стр. 512, т. IV, [1]);

μ2 = 1 10-3Па с – коэф. динамической вязкости (стр. 516, т. IX, [1]).

- среднюю логарифмическую разность температур:

56→36

27←17

290С 190С

Т.к. , используется формула:


0С

Расчет - температурного коэффициента:

где

при ,,

тогда ,

тогда0С

- среднюю температуру исходного вещества:

0С

Данным условиям соответствуют следующие физико-химические показатели ацетона:

с1 = 2304,5 Дж/(кг К) – теплоемкость этилацетата (стр. 562, рис. XI, [1]);

λ1 = 0,163 Вт/(м К) – коэф. теплопроводимости (стр. 561, рис. X, [1]);

ρ1 = 762,5 кг/м3 – плотность этилацетата (стр. 512, т. IV, [1]);

μ1 = 0,257 10-3Па с – коэф. динамической вязкости (стр. 516, т. IX, [1]).

Определим расход исходного вещества:

С учетом потерь теплоты в размере 5% , тепловая нагрузка составит:

Расход воды составит:

Объемные расходы исходного вещества и воды:

0,00546

0,00477

2. Наметим варианты теплообменных аппаратов

Для этого определим ориентировочное значение площади поверхности теплообмена, принимая (стр. 47, т. 2.1, [2]):

Для более интенсивного теплообмена необходим аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Направим в трубное пространство воду, а в межтрубное пространство – ацетон. Также для наиболее эффективного теплообмена необходимо, чтобы трубы в аппарате располагались в шахматном порядке.

В теплообменниках с диаметром труб по ГОСТу 15120-79 скорость течения исходного вещества при должна быть более:

0,525

При этом число труб в аппарате обеспечивающих объемный расход исходного вещества при турбулентном режиме течения:

31,1=31 шт.

Расчет и подбор теплообменных аппаратов

Вариант №1:

D = 273 мм, n =37 , z =1 и F=9 м2 :

Определим расчетное значение площади поверхности теплообмена и рассчитаем запас поверхности теплообмена у теплообменного аппарата данного типа.

Размер стрелки сегмента:

мм

Расстояние между перегородками:

мм

Где

Определим скорость и критерий Рейнольдса для исходного вещества:

36847

Для воды:

Определим коэффициенты теплоотдачи:

- для воды:

Теплоотдача течении в прямых трубах и каналах (), критерий Нуссельта рассчитывается по формуле (см. стр. 152, (4.17), [1])

εl = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи отношения длины трубы к ее диаметру.

Откуда

Рассчитаем критерий Прандтля:

Тогда по формуле:

62,78

Принимаем значение = 1.

Коэффициент теплоотдачи:

1773

- для ацетона:

Рассчитаем критерий Прандтля:

3,633

Приняв.

Коэффициент теплоотдачи:

1299

Применительно к кожухотрубчатым теплообменникам с поперечными перегородками в формуле принимают коэффициент , учитывая, что теплоноситель в межтрубном лишь часть пути движется поперек труб и при угле атаки меньшем 900.

Примем тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны воды равной (табл. 2.2, [2]), коэффициент теплопроводимости стали равной (табл. XXVIII, [1]), тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны исходного вещества равной (табл. 2.2, [2]).

Тогда

Коэффициент теплоотдачи рассчитаем по формуле:

Поверхностная плотность теплового потока:

Расчетная площадь поверхности теплообмена составит:

14,5

Запас поверхности составляет при этом:

Запас поверхности теплообмена данного аппарата не удовлетворяет условию. По аналогичной схеме рассчитаем другой вариант.

Вариант №2

D =325 мм, n =56 , z =2 и F = 13 :

Определим скорости и критерии Рейнольдса:

- для исходного вещества:

- для воды:

Определим коэффициенты теплоотдачи:

- для ацетона:

- для воды:

Коэффициент теплопередачи:

Поверхностная плотность теплового потока:

Расчетная площадь поверхности теплообмена:

Запас поверхности составляет при этом:

Запас поверхности теплообмена данного аппарата удовлетворяет условию.

Расчет нагрузочной характеристики

Примем следующий интервал температур стенки со стороны горячего теплоносителя:

T1 = / 25 30 40 50 55/0С

Данным температурам соответствуют следующие физико-химические показатели исходного вещества:

с1.1 =2220,7 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =25 0C;

с1.2 = 2258,41 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =30 0C;

с1.3 = 2283,55 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =40 0C;

с1.4 =2308,69 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст = 50 0C;

с1.5 =2342,21 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =55 0C;

λ1.1 =0,169 Вт/(м К)ρ1.1 = 785,3 кг/м3

λ1.2 =0,167 Вт/(м К)ρ1.2 = 779,5 кг/м3

λ1.3 = 0,165 Вт/(м К)ρ1.3 =768 кг/м3

λ1.4 =0,163 Вт/(м К)ρ1.4 = 757 кг/м3

λ1.5 =0,162 Вт/(м К)ρ1.5 = 751,5 кг/м3

μ1.1 = 0,3075 10-3Па с

μ1.2 =0,293 10-3Па с

μ1.3 = 0,268-3Па с

μ1.4 = 0,246 10-3Па с

μ1.5 = 0,476 10-3Па с

Скорость исходного вещества равна:

Критерии Рейнольдса и Прандтля:

24209,73

26077,6

28002,85

14366,9

3,96

3,71

3,48

6,88

Значение Nuрассчитываем по формуле:

166,6

170

145,54

Коэффициент теплоотдачи рассчитаем по формуле:

1090

1100

1108

943,1

Плотность теплового потока

6597,4

-4433,7

-8487,8

Определим температуру стенки со стороны холодного теплоносителя – воды:

Данным температурам соответствуют следующие физико-химические показатели воды:

с2.1 = 4231,9 Дж/(кг К) – теплоемкость воды при tст = 240C;

с2.2 = 4252,9 Дж/(кг К) – теплоемкость воды при tст = 29,250C;

с2.3 = 4273,8 Дж/(кг К) – теплоемкость воды при tст = 39,70C;

с2.4 = 4315,7 Дж/(кг К) – теплоемкость воды при tст = 50,20C;

с2.5 = 4336,7 Дж/(кг К) – теплоемкость воды при tст = 55,40C;

λ2.1 = 0,611 Вт/(м К)ρ2.1 = 993,5 кг/м3

λ2.2 = 0,616 Вт/(м К)ρ2.2 = 995кг/м3

λ2.3 = 0,637 Вт/(м К)ρ2.3 = 992 кг/м3

λ2.4 = 0,645 Вт/(м К)ρ2.4 = 987,5 кг/м3

λ2.5 = 0,651 Вт/(м К)ρ2.5 = 985,3 кг/м3

μ2.1 = 0,9 10-3Па с

μ2.2 = 0,801 10-3Па с

μ2.3 = 0,656 10-3Па с

μ2.4 = 0,549 10-3Па с

μ2.5 = 0,509 10-3Па с

Скорости воды:

Критерии Рейнольдса и Прандтля считаем аналогично:

Значение Прандтля:

Т.к. все значения Re>10000, то значение Nu:

Коэффициент теплоотдачи:

Плотность теплового потока:

Далее строим графики зависимости и . Совмещенные кривые отображают нагрузочную характеристику теплообменного аппарата. Для установившегося процесса теплопередачи должно соблюдаться условие q1 = q2, поэтому точка пересечения кривых определяет действительную плотность теплового потока и действительную температуру на поверхности стенки со стороны горячего теплоносителя. Зная эту температуру можно с помощью критериальных уравнений вычислить значения коэффициентов теплоотдачи и рассчитать величину коэффициента теплопередачи.

Данной температуре (Т=29) соответствуют следующие физико-химические показатели:

- для исходного вещества:

с1 = 2258,4 Дж/(кг К) – теплоемкость (стр. 562, рис. XI, [1]);

λ1 =0,167 Вт/(м К) – коэф. теплопроводимости (стр. 561, рис. X, [1]);

ρ1 =779,5 кг/м3 – плотность (стр. 512, т. IV, [1]);

μ1 = 0,293 10-3Па с – коэф. динамической вязкости (стр. 516, т. IX, [1]).

- для воды:

с2 = 4232,9 Дж/(кг К) – теплоемкость (стр. 562, рис. XI, [1]);

λ2 =0,616 Вт/(м К) – коэф. теплопроводимости (стр. 561, рис. X, [1]);

ρ2 =995 кг/м3 – плотность (стр. 512, т. IV, [1]);

μ2 = 0,801 10-3Па с – коэф. динамической вязкости (стр. 516, т. IX, [1]).

Рассчитаем значения ReиPr:

Коэффициент теплоотдачи:

Коэффициент теплопередачи:

Погрешность расчета:

Заключение

Для достижения поставленной цели в данной семестровой работе рассматривались только нормализованные теплообменные аппараты (холодильники), без рассмотрения экономических факторов, таких как: металлоемкость, себестоимость, вес и т.п.

В процессе приблизительной оценки были рассмотрены нормализованные теплообменные аппараты с внутренним диаметром кожуха 400мм, 600мм и 800мм. Запас поверхности теплообмена, у теплообменника с внутренним диаметром кожуха 800мм, не удовлетворял исходным требованиям, и в дальнейшем расчете нагрузочной характеристики не рассматривался. При рассмотрении теплообменных аппаратов с внутренним диаметром кожуха 400мм и 600мм, запас поверхности теплообмена составил, соответственно, 9,7% и 5%.

Далее рассчитывалась нагрузочная характеристика аппаратов. Вследствие чего, теплообменный аппарат, с внутренним диаметром кожуха 600мм, имел высокую ошибку при расчете коэффициента теплопередачи (свыше 10%), что не удовлетворяет условию задачи.

Всем требуемым условиям соответствует двухходовой нормализованный кожухотрубчатый теплообменный аппарат с внутренним диаметром кожуха 400мм, в количестве 2шт.


Приложение №1

Диаметр кожуха внутренний D, ммЧисло труб nДлина труб l, ммПроходное сечение, м2nрh, мм
1,01,52,03,04,06,09,0Sт102Sм102Sв.п.102
Поверхность теплообмена F,мм
Одноходовые
159*131,01,52,03,0---0,50,80,45100
273*373,04,56,09,0---1,31,10,97130
325*62-7,510,014,519,5--2,12,91,39180
400111--17263552-3,83,12,011250
600257--406181121-8,95,34,017300
800465--7310914621932916,17,96,923350
1000747---17623535252825,914,310,629520
12001083----34051076537,517,916,435550
Двухходовые
325*56-6,59,013,017,5--1,01,51,38180
400100--16,024,031,047-1,72,52,010250
600240--385775113-4,24,54,016300
800442--691041392083127,77,06,522350
1000718--16922633850712,413,010,628520
12001048--32949474017,916,516,434550
Четырехходовые
600206--32496597-1,84,54,014300
800404--63951271902853,07,06,520350
1000666---1572093144715,513,010,626520
1200986----3104646978,416,516,432550
Шестиходовые
600196--31466191-1,14,53,714300
800384--60901211812712,27,07,020350
1000642---1512023024543,613,010,226520
1200958----3014516775,216,514,232550

* Наружный диаметр кожуха

nр – число рядов по вертикали для горизонтальных аппаратов – по ГОСТ 15118-79;

h – расстояние между перегородками


Приложение №2

Список используемой литературы

1. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии», 10-ое издание, переработанное и дополненное. Под ред. П.Г. Романтшва. Л.: Химия, 1987.-576С.

2. «Основные процессы и аппараты химической технологии»: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-ое издание, переработанное и дополненное М.: Химия, 1991.-496С.

3. А.Г. Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии». М.: Химия, 1971.-784С.

Размещено на


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
147565
рейтинг
icon
3126
работ сдано
icon
1349
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
142374
рейтинг
icon
5881
работ сдано
icon
2654
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
95295
рейтинг
icon
2031
работ сдано
icon
1273
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
54 137 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
Жуковский индустриально-экономический техникум
Работа выполнена великолепно и раньше установленного срока, исполнитель всегда был на связи.
star star star star star
Ргсу
Без Татьяны бы не справился со всеми заданиями! Огромное спасибо за сделанную работу!
star star star star star
Военный университет МО РФ
Благодарствуем на добром слове, воплотившемся в добротный труд, имеющий серьёзное научно~п...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Закреплён в файле

Контрольная, Алгебра

Срок сдачи к 11 сент.

1 минуту назад

Рубежный контроль 1 выполнить эссе из предложенного перечня тем...

Эссе, Муниципальное управление в сфере туризма

Срок сдачи к 31 окт.

2 минуты назад

Решить 5 задач

Решение задач, Основы горного дела, горное дело

Срок сдачи к 11 сент.

3 минуты назад

9-ая задача, нужно написать приведенную формулу по правилам языка...

Лабораторная, Информатика и программирование

Срок сдачи к 10 сент.

4 минуты назад

Вариант №8

Контрольная, Охрана труда

Срок сдачи к 22 сент.

5 минут назад

Онлайн-задачник по поиску интегралов и...

Курсовая, Информатика

Срок сдачи к 4 окт.

6 минут назад

График движения поездов

Курсовая, Управление эксплуатационной работой, железнодорожное дело, менеджмент

Срок сдачи к 15 сент.

7 минут назад

аттестационный отчёт на высшую категорию медсестра...

Отчет по практике, медицина

Срок сдачи к 20 сент.

10 минут назад

Выполнить задание по сапр в программе project tp. а-01503

Контрольная, Черчение

Срок сдачи к 17 сент.

11 минут назад

Правовые основы построения налоговой системы РФ

Доклад, Налоги и налогообложение

Срок сдачи к 12 сент.

11 минут назад

нужно решить задачи по анализу данных

Другое, анализ данных

Срок сдачи к 11 сент.

11 минут назад

Особенности использования технологий медиаобразования в процессе преподавания иностранных языков

Магистерская диссертация, Медиаобразование, педагогика

Срок сдачи к 30 сент.

11 минут назад

Выполнить презентацию и доклад. нефтехимия. Т-02730

Презентация, Геология

Срок сдачи к 15 сент.

11 минут назад

Цифровые технологии используемые при выращивании плодовых культур

Реферат, Цифровые технологии, информатика, программирование

Срок сдачи к 30 сент.

11 минут назад

Контрольная

Контрольная, Материалы И компоненты электронной техники, электротехника

Срок сдачи к 12 сент.

11 минут назад

отчёт и презинтация

Отчет по практике, Информатика и программирование

Срок сдачи к 19 сент.

11 минут назад

Трассировка орнамента

Другое, компьютерная графика

Срок сдачи к 26 сент.

11 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно