124438 (Тепловой расчет кожухотрубного и пластинчатого теплообменника)
Описание файла
Документ из архива "Тепловой расчет кожухотрубного и пластинчатого теплообменника", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "контрольные работы и аттестации", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "124438"
Текст из документа "124438"
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
РЕШЕНИЕ
Тепловой расчет кожухотрубного теплообменника
Тепловой расчет пластинчатого теплообменника
Вывод
список использованной литературы
ЗАДАНИЕ
Произвести тепловой конструкторский расчет кожухотрубного и пластинчатого теплообменного аппарата, подключенного по схеме противотока при следующих данных:
Производительность 
Начальная температура греющей воды 
Конечная температура греющей воды 
Начальная температура нагреваемой воды 
Конечную температуру нагреваемой воды задать самостоятельно.
РЕШЕНИЕ
Тепловой расчет кожухотрубного теплообменника
Кожухотрубные теплообменники представляют собой аппараты, выполненные из пучков труб, собранных при помощи трубных решеток, и ограниченные кожухами и крышками со штуцерами. Трубное и межтрубное пространства в аппарате разобщены, а каждое из этих пространств может быть разделено при помощи перегородок на несколько ходов. Перегородки устанавливаются с целью увеличения скорости, следовательно, и интенсивности теплообмена теплоносителей. Горизонтальные секционные скоростные водоподогреватели по ГОСТ 27590 с трубной системой из прямых гладких или профилированных труб отличаются тем, что для устранения прогиба трубок устанавливаются двухсекторные опорные перегородки, представляющие собой часть трубной решетки.
Рис. 1. Общий вид горизонтального секционного кожухотрубного водоподогревателя с опорами-турбулизаторами
Такая конструкция опорных перегородок облегчает установку трубок и их замену в условиях эксплуатации, так как отверстия опорных перегородок расположены соосно с отверстиями трубных решеток.
Водоподогреватели состоят из секций, которые соединяются между собой калачами по трубному пространству и патрубками - по межтрубному. Патрубки могут быть разъемными на фланцах или неразъемными сварными. В зависимости от конструкции водоподогреватели для систем горячего водоснабжения имеют следующие условные обозначения: для разъемной конструкции с гладкими трубками - РГ, с профилированными - РП; для сварной конструкции - соответственно СГ, СП.
1). Максимальный расход греющей воды, проходящей по межтрубному пространству теплообменника, можно определить из уравнения:
Тогда расход 
и 
.
Тепловые потери из-за несовершенства теплоизоляции для водоподогревателей по ГОСТ 27590 принимаются от 5 до 9%. При расчете примем потери 7%, тогда 
. Теплоемкость греющей воды при ср. температуре 
принимается равной 
и плотность 
(Авчухов В.В. Задачник по процессам тепломассообмена – таблица №3 “Физические свойства воды на линии насыщения”, стр. 103-104).
.
2). Для определения расхода нагреваемой воды задаемся конечной температурой 
, теплоемкость воды при ср. температуре 
принимается равной 
и плотность 
(Авчухов В.В. Задачник по процессам тепломассообмена – таблица №3 “Физические свойства воды на линии насыщения”, стр. 103-104).
3). Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках, равной 
, и исходя из двухпоточной компоновки определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя 
, кв.м, по формуле:
В соответствии с полученной величиной 
по табл. 1 прил.7 СП 41-101-95 выбираем необходимый типоразмер водоподогревателя.
Таблица №1
| Величина | Обозначение | Ед. измер. | Значение |
| Наружный диаметр корпуса секции | DH | мм | 325 |
| Число трубок в секции | n | шт | 151 |
| Площадь сечений межтрубного пространства | fмтр | м2 | 0,04464 |
| Площадь сечения трубок | fтр | м2 | 0,02325 |
| Эквивалентный диаметр межтрубного пространства | dэкв | м | 0,0208 |
| Коэффициент теплопроводности трубок | λст | Вт/(м·0С) | 105 |
| Поверхность нагрева одной секции (длина секции – 2м) | fсек | м2 | 14,24 |
| Размер трубки | | мм | |
4). Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам:
5). Коэффициент теплоотдачи 
от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м, принимается по таблице параметров теплообменника 
6). Коэффициент теплопередачи 
от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле
7). Коэффициент теплопередачи водоподогревателя 
определяем, как:
где 
- коэффициент эффективности теплообмена, в нашем случае для гладкотрубного теплообменника с блоком опорных перегородок принимается 
;
- коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимаем 
.
8). При заданной величине расчетной производительности водоподогревателя 
определяется необходимая поверхность нагрева водоподогревателя 
по формуле:
Рис 2. График изменения температур теплоносителей
где 
- среднелогарифмический температурный напор, определяемый, как:
В нашем случае 
, поэтому 
и 
(см.рис 2).
Подставив числовые данные, получаем:
Тогда поверхность нагрева будет равна 
9). Для выбранного типа водоподогревателя при его двухпоточной компоновке число секций 
водоподогревателя в одном потоке:
Площадь одной секции 
принимается из таблицы №1.
Действительная площадь теплообмена будет равна
.
10). Потери давления 
в водоподогревателе при принятой длине секции 2м определяем по формулам:
для нагреваемой воды, проходящей в гладких трубках:
где 
- коэффициент, учитывающий накипеобразование (принимается в пределах от 2 до 3);
для греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве:
Для теплообменника полученной конфигурации коэффициент В=11 (по таблице №3 из прил.7 СП 41-101-95).
Рис. 3. Конструктивные размеры водоподогревателя
1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок;
5 - трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток;
Все конструктивные размеры (см. рис 3) полученного теплообменного аппарата занесем в таблицу №2 (все размеры приведены в мм):
Таблица №2
| Наружный диаметр корпуса секции DH | D | D1 | D2 | d | dH | H | h | L | L1 | L2 | L3 |
| 325 | 440 | 219 | 335 | 390 | 273 | 600 | 300 | 2800 | - | 600 | 190 |
Тепловой расчет пластинчатого теплообменника
Пластинчатые теплообменники бывают различных конструкции, применяются в основном, когда коэффициенты теплообмена для обоих теплоносителей приблизительно равны. В настоящее время эти теплообменники очень компактны и по технико – экономическим и по эксплуатационным показателям превосходят большинство кожухотрубных теплообменников. Однако эксплуатировать эти аппараты при сверх высоких давлениях и температурах значительно сложнее (а многие из них и вовсе невозможно) по сравнению с кожухотрубными.
Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата: первые буквы обозначают тип аппарата - теплообменник Р (РС) разборный (полусварной); следующее обозначение - тип пластины; цифры после тире - толщина пластины, далее - площадь поверхности теплообмена аппарата (кв.м), затем - конструктивное исполнение (в соответствии с табл.2 в прил.8 СП 41-101-95), марка материала пластины и марка материала прокладки (в соответствии с табл. 3 в прил.8 СП 41-101-95).
В прил.8 СП 41-101-95 рассматриваются теплообменники с тремя типами пластин – 0,3р, 0,6р и 0,5Пр. При высоких давлениях целесообразнее применение теплообменников РС 0,5Пр, поскольку эти теплообменники надежно работают при рабочем давлении до 1,6 МПа (16 кгс/кв.см). Я же для своего расчета выбираю теплообменник с пластинами типа 0,6р, так как эти пластины большей площади (0,6 кв.м) и сам теплообменный аппарат получается меньше по габаритам.
