Корнеев С.Д., Марюшин Л.А. - Теоретические основы теплотехники (1094035), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

1.6. Теплообменник пластинчато-рамного типа: 1 — подвижная крышка; 2 — несущая балка; 3 — пакет пластин; 4 —фиксирующая крышка.17Уплотненные отверстия в пластинах образуют каналы, в которых теплоноситель может перетекать из зазора между однойпарой пластин в зазор между их другой парой.

Также организовано движение каждого из теплоносителей в пространстве междукаждой парой пластин. Конструктивно все оформляется так, чтобы каждая из теплопередающих пластин омывалась с одной стороны греющим, а с другой стороны — нагреваемым теплоносителем.Пластины обычно имеют толщину порядка 0,5—1 мм. Поэтому, чтобы выдержать рабочее давление, они должны иметьмного точек контакта друг с другом. С этой целью чаще всего используются гофрированные в виде елочки металлические листы.Два таких листа с взаимно противоположной ориентацией гофраустанавливаются по обе стороны пластины. Опорные точки получаются в местах пересечения гофров.

Многократное сжатие, расширение и изменение направления потока приводят к его сильной турбулизации и, как следствие, к высокой интенсивности теплоотдачи, большим перепадам давления и касательным напряжениям. Это, в конечном счете, способствует уменьшению отложений на поверхностях пластин.Пластинчатые теплообменники компактны и отличаются небольшой массой поверхности теплообмена, и поэтому они широко используются в областях промышленности, где существенныограничения по габаритам и по массе. Пластины могут быть изготовлены, как правило, из любого металла (хотя пластины изнизкоуглеродистой стали почти никогда не применяются, потомучто в этом случае пластинчатые теплообменники неконкурентоспособны по сравнению с кожухотрубными). Рабочие давления итемпературы ограничены сравнительно низкими значениями изза материалов уплотнений и особенностей конструкции.Пластинчатые теплообменники обычно используются для теплопередачи между двумя потоками жидкости.

Даже вязкие жидкости можно прокачивать по извилистым проходам в турбулентном режиме при низких числах Рейнольдса. Изредка пластинчатые теплообменники используются как конденсаторы для умеренно плотных паров (например, паров аммиака) или как испарители. Они получили распространение в пищевой промышленности, потому что легко разбираются для чистки и стерилизации.18На рис. 1.7 приведена конструкция пластинчатого разборноготеплообменника М15-ВFМ8 фирмы Альфа Лаваль (Швеция), а втабл.

1.3 указаны его технические характеристики. Конструкциятеплообменника включает набор гофрированных пластин, изготовленных из коррозионно-стойкого материала (нержавеющейстали), с каналами для двух жидкостей, участвующих в процессетеплообмена.Пакет пластин размещен между опорной и прижимной плитами, и закреплен стяжными болтами. Каждая пластина снабженапрокладкой из термостойкой резины, уплотняющей соединение инаправляющей различные потоки жидкостей в соответствующиеканалы. Необходимое число пластин, их профиль и размер, определяется в соответствии с расходами сред и их физикохимическими свойствами, температурным режимом и допустимой потерей напора по горячей и холодной стороне.Гофрированная поверхность пластин обеспечивает высокуюстепень турбулентности потоков и жесткость конструкции теплообменника.2.

Теплотехнический расчетрекуперативного теплообменникаДля разработки рациональной конструкции теплообменногоаппарата, отвечающей исходным требованиям на проектирование, необходимо соблюдать определенную последовательностьдействий. Для наглядности эта последовательность проиллюстрирована примером конструирования и расчета секционного теплообменника. Изложенные принципы можно применить и к расчету других типов рекуперативных теплообменников.Конструирование и расчет теплообменного аппарата основываются на исходных данных решаемой задачи.

В их число обязательно входят сведения о теплоносителях, поступающих в теплообменник: об их расходах, начальных и конечных температурах, теплофизических свойствах. Если теплоноситель изменяет втеплообменнике свое агрегатное состояние, то необходимы сведения о составе двухфазных потоков на входе и выходе из аппарата.1920Рис.1.7. Пластинчатый разборный теплообменник М15-ВFМ8.Таблица 1.3. Технические характеристикиразборного пластинчатого теплообменника М15-МFМ8.ПараметрРазмерностьГреющий теплоносительДрожжевое молоко10094,060,5860,9531,1735,0995,24,180,6141,110,75716,00С28,032,6кВт1740Вт/(м2·К)3480кПа49,1м286,2СредаПлотностьТеплоемкостьТеплопроводностьВязкость на входеВязкость на вых.Температурана входеТемпературана выходеПередаваемый тепловой потокКоэффициент теплопередачиГидравлическиепотериПоверхность теплообменаСхема движениятеплоносителейКоличество пластинЧисло теплопередающих пластинЧисло ходовМатериал пластинТолщина пластиныРазмер патрубковНазначение патрубковРасчетноедавлениеВнутреннийобъемВес аппаратакг/м3кДж/(кг·К)Вт/(м·К)сПуазсПуаз0СНагреваемый теплоносительВода8,68Противотокшт141шт1391мм1AISI 3160,5150S1->S2150S4<-S3бар5,05,0дм3175175кг1180мм212.1.

Исходные данные к расчетурекуперативного теплообменникаПри выполнении курсовой работы исходные данные следуетбрать из табл.2.1, соответственно номеру своего варианта. Нижедан пример исходных данных и, соответствующий этим даннымпример расчета теплообменника.Греющий теплоноситель – вода;Нагреваемый теплоноситель – вода;Температура греющего теплоносителя на входе в теплообменникt1  90 0С;Температура греющего теплоносителя на выходе из теплообменника t1  70 0С;Массовый расход нагреваемого теплоносителя G2  1,05 кг/с;Температура нагреваемого теплоносителя на входе в теплообменник t 2  20 0С;Температура нагреваемого теплоносителя на выходе из теплообменника t 2  47 0С;Требуется:1.

Разработать конструкцию рекуператора, соответствующуюисходным требованиям;2. Выполнить конструктивный расчет рекуператора с определением его основных геометрических размеров;3. Выполнить поверочный расчет рекуператора.2.2. Конструктивный расчет рекуператора2.2.1.Оценка площади поверхности теплообменаи сечений для движения теплоносителейНа основе уравнения теплового баланса определяем тепловойпоток, передаваемый в теплообменнике:Q  G1c1 t1  t1  G2 c2 t 2  t 2  .(1)Правила индексации: индекс 1 – относится к параметрамгреющего теплоносителя; индекс 2 – к параметрам нагреваемого22Таблица 2.1.

Исходные данные к расчету рекуператора.№Греющийt1 t1 Нагреваемый t 2 t 2 G20вар теплоноситель С 0С теплоноситель 0С 0С кг/с1Вода85 65Вода14 24 1,52Вода85 67Вода14 26 1,43Вода85 69Вода14 28 1,34Вода85 71Вода14 30 1,25Вода95 80Вода12 34 1,556Вода95 78Вода12 32 1,67Вода95 76Вода12 30 1,658Вода95 74Вода12 28 1,79Вода95 72Вода12 26 1,7510Вода95 70Вода12 24 1,811Вода95 68Вода12 22 1,8512Вода80 58Вода10 34 1,413Вода80 60Вода10 32 1,514Вода80 62Вода10 30 1,615Вода80 64Вода10 28 1,716Вода80 66Вода10 26 1,817Вода80 68Вода10 24 1,918Вода80 70Вода10 22 2,019Вода100 88Вода15 30 1,3520Вода100 86Вода15 32 1,321Вода100 84Вода15 34 1,2522Вода100 82Вода15 36 1,223Вода100 80Вода15 38 1,124Вода100 78Вода15 40 1,0525Вода90 80Вода20 35 1,3526Вода90 78Вода20 37 1,327Вода90 76Вода20 39 1,2528Вода90 74Вода20 43 1,229Вода90 72Вода20 45 1,130Вода90 70Вода20 47 1,05теплоносителя; индекс ‫ — ׳‬обозначает параметры любого из теплоносителей на входе в теплообменник; индекс ″ — параметрылюбого из теплоносителей на выходе из теплообменника; G —23массовый расход теплоносителя, кг/с; c — его изобарная теплоемкость, Дж/(кг·К); t — температура теплоносителя, 0С.Средняя температура нагреваемого теплоносителяt 2  0,5t 2  t 2   0,520  47   33,50 C .(2)Среднюю теплоемкость нагреваемого теплоносителя определяем, соответственно, при его средней температуре с помощьютаблиц теплофизических свойств воды (таблица 2.2.):c2  4,17  103 Дж/(кг·К).

Соответственно, из тех же таблиц, средняя плотность нагреваемого теплоносителя  2  995 кг/м3.И для воды и для других теплоносителей, требуемые теплофизические свойства, при необходимости могут быть найдены в[1,2,3] или другой справочной литературе.Соответственно уравнению (1), передаваемый в теплообменнике тепловой потокQ  1,05  4,17  103 47  20   118,2 103 Вт.Делаем предварительный выбор типа теплообменника.

Наосновании изучения опыта конструирования и эксплуатации рекуператоров для комбинации теплоносителей вода—вода при относительно небольших расходах теплоносителей может быть использована конструкция секционного теплообменника. Для неговозможны два варианта схемы движения теплоносителей: прямоточная или противоточная.

Характеристики

Список файлов книги