Подбор теплообменников

ВВЕДЕНИЕ4Раздел 1. Кожухотрубный теплообменник51.1 Вычисление расхода вторичного теплоносителя51.2 Вычисление расхода первичного теплоносителя51.3 Вычисление площади сечения трубок и межтрубного пространства51.4 Подбор типа водонагревателя51.5 Вычисление фактических скоростей течения воды51.6 Вычисление численных коэффициентов 51.7 Вычисление коэффициента теплопередачи PAGEREF _Toc84352745 \h 61.8 Вычисление среднего значения температурного напора PAGEREF _Toc84352745 \h 61.9 Вычисление площади поверхности теплообмена PAGEREF _Toc84352745 \h 61.10 Определение числа секций теплообменника7Раздел 2. Пластинчатый теплообменник82.1 Определение числа ходов для первичного и вторичного теплообменников82.2 Определение компоновки пластинчатого водоподогревателя82.3 Определение числа каналов по вторичному теплоносителю82.4 Вычисление общего живого сечения каналов92.5 Вычисление фактических скоростей течения теплоносителей92.6 Вычисление коэффициентов теплоотдачи 92.7 Вычисление коэффициента теплопередачи92.8 Вычисление площади поверхности теплообмена92.9 Вычисление числа ходов92.10 Определение фактической площади поверхности теплообмена10Вывод11Список литературы PAGEREF _Toc84352751 \h 12Приложение А. Чертеж кожухотрубного теплообменникаПриложение Б. Схема пластинчатого теплообменникаВВЕДЕНИЕЦель работы: рассчитать (сконструировать) кожухотрубный и пластинчатый теплообменник.Исходные данные:Вариант 4.ВариантНагрузка, кВт 103Температура греющая, ºCТемпература нагреваемая, ºCФИО студентана входена выходена входена выходе102758020555t1cр.=55, ℃, ρ1=984,7 кг/м3, Ср1=4178,5 Дж/(кг∙град)t2cр.=50, ℃, ρ2=988,0 кг/м3, Ср2=4180,7 Дж/(кг∙град)Возьмем удельную теплоемкость воды Сср=4200Дж/(кг∙град)∆P1=40кПа,∆P2=150кПа,Для расчета пластинчатого теплообменника будем использовать характеристики пластины типа 0,3PКожухотрубный теплообменникОпределяем расход вторичного теплоносителя:G2=QC(t2,,-t1,)=275∙1034200(55-5)=1,309кгсЗадавшись значением t1,,, находим расход первичного теплоносителя:G1=QC(t1,-t2,,)=275∙1034200(80-20)=1,091кгс1.3 Полагая, что оптимальная скорость течения воды в трубках и межтрубном пространстве равна 1 м/с, находим площадь сечения трубок Fтр и межтрубного пространства Fмт:Fтр=G2W2ρ2=1,3091∙988,0=1,32∙10-3м2Fмт=G1W1ρ1=1,0911∙984,7=1,107∙10-3м21.4 По таблице 1 «Технические характеристике водоподогревателей по ГОСТ 27590-2005 и полученной величине Fтр подбираем тип водоподогревателя со следующими характеристиками:Fтр=0,00108 м2, Dн=76 м, Fмтр=0,00233 м2, dэкв=0,0164 м 1.5 По действительным значениям Fтр и Fмт определяем фактические скорости воды:W1=G1Fмтρ1=1,0910,00233∙984,7=0,475мсW2=G2Fтрρ2=1,3090,00108∙988,0=1,22мс1.6 По действительным значениям W1 и W2 и средним температурам теплоносителей определим численные коэффициенты α1 и α2:α1=1430+23,3tср1-0,048tср12W10,8dэкв0,2tср1=t1,+t2,,2 ; tср2=t1,+t2,,2 ;α1=1430+23,3∙55-0,048∙552∙0,4750,80,01640,2=3218,79 Втм2∙℃α2=1430+23,3tср2-0,048tср22W20,8dвн0,2α2=1430+23,3∙50-0,048∙502∙1,220,80,0140,2=6814,55 Втм2∙℃1.7 Определим коэффициент теплопередачи теплообменника:k=11α1+δстλст+1α2δст – толщина стенки трубыδст=δн-δвн2=0,016-0,0142=1мм=0,001мλст – коэффициент теплопроводности материала стенки трубки (λст=98).k=113218,79+0,00198+16814,55=2138,46Втм2∙℃1.8 Определяем среднее значение температурного напора:∆tср=∆tб-∆tмln∆tб∆tмЗдесь ∆tб и ∆tм – большая и меньшая разности температур∆tб=t1,-t2,,;∆tм =t1,,-t2,; ∆tср=25-15ln2515=19,58℃1.9 Определяем необходимое значение площади поверхности теплообмена:F=Qk∆tсрF=275∙1032138,46∙19,58=6,57м2;1.10 Определим число секций теплообменника:N=Ffсек=6,571,32=4,97⇒5 секцийN=Ffсек=6,570,65=10,1⇒11 секцийПеребор при 4х метровой секции – (5-4,97)∙0,75=0,023 м2Перебор при 2х метровой секции – (11-10,1)∙0,37=0,333м2Выбираем секции по 4 метра, так как в этом случае перебор будет меньше чем при длине секции 2 метра.Пластинчатый теплообменник2.1 Определяем необходимое соотношение числа ходов для первичного и вторичного теплообменников:X1X2=G2G10,636∙∆P1∆P20,364∙1000-tср21000-tср1X1X2=0,5950,4960,636∙401500,364∙1000-501000-55=0,70190513021922.2 Так как соотношение ходов получилось X1X2<2, то для повышения скорости в теплообменнике целесообразно будет использовать симметричную компоновку пластинчатого водоподогревателя, т.е. число ходов теплообменивающихся сред будет одинаковым:Рис. 1 – Симметричная компоновка пластинчатого водоподогревателя.2.3 Определяем необходимое число каналов по вторичному теплоносителю:m2=G2W2ОПТFkρ2W2ОПТ – оптимальная скорость нагреваемой воды (W2ОПТ=0,4 мс),Fk – сечение межпластинчатого канала (Fk=0,0011 м2),mн=1,3090,4∙0,0011∙988,0=3,11⇒4 канала2.4 При симметричной компоновке m2=m1, общее живое сечение каналов в пакете будет равно:F1=F2=m2Fk=m1Fk=4∙0,0011=0,0044 м2.2.5 Вычисляем фактические скорости течения теплоносителей:W1=G1F1ρ1=1,0910,0044∙984,7=0,251мсW2=G2F2ρ2=1,3090,0044∙988,0=0,3мс2.6 Вычисляем коэффициенты теплоотдачи:α1=1,16∙А23000+283t1ср-0,63t1ср2∙W10,73α1=1,16∙0,368∙23000+283∙55-0,63∙552∙0,2510,73=5705Втм2∙℃α2=1,16∙А23000+283t2ср-0,63t2ср2∙W20,73α2=1,16∙0,368∙23000+283∙50-0,63∙502∙0,30,73=6306Втм2∙℃ 2.7 Вычисляем коэффициенты теплоотдачи:k=β1α1+δстλст+1α2=0,815705+0,00116+16306=2522,9Втм2∙℃2.8 Вычисляем необходимое значение площади поверхности теплообмена:F=Qk∆tF=275∙1032522,9∙19,58=5,57 м2;2.9 Вычисляем необходимое число ходов:X=F+fпл2mfплX=5,57+0,32∙2∙0,3=5,82⇒ принимаем 6 ходов2.10 Округляем Х до целого значения и находим фактическое значение площади поверхности теплообменаFфакт=2mX-1fпл=2∙2∙6-1∙0,3=6,9 м2ВыводВ данном курсовом проекте были подобраны:Кожухотрубный теплообменник для схемы включения «противоток»;Пластинчатый теплообменник для схемы включения «противоток».По результатам работы получаем параметры кожухотрубного теплообменника с площадью поверхности F=6,57м2 и 5 секциями длиной 4 м. Для данной работы были выполнены чертежи кожухотрубного теплообменника общего вида и вида, иллюстрирующего внутреннее пространство секции. В тепловом конструктивном расчете определили площадь поверхности теплообмена, в нашем случае Fфакт=6,9 м2, которая соответствует заданной температуре. Так же была сделана схема течения теплоносителей для пластинчатого теплообменника.Список литературыСП 41-101-95. Своды правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловых пунктов.ГОСТ 15518-87 Аппараты теплообменные пластинчатые. Типы, параметры и основные размеры – 1990г.Бобылев В.Н. Физические свойства наиболее известных химических веществ: Справочное пособие /РХТУ им. Д. И. Менделеева. –М., 2003. –24 с.