Расчет и оптимизация на ЭВМ теплообменного аппарата (Вариант 303) (1094475), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Исходные данные:
Дано:
Расход горячего теплоносителя: | |
Внутренний диаметр кожуха: | |
Число труб: | |
Этанол | |
| |
| |
| |
| |
Прямоток |
Решение
I. Определение среднего температурного напора:
а) C,
б) ,
,
II. Определение средних температур теплоносителей:
а) C,
б) C,
в) C,
г) C,
д) C,
III. Определение теплофизических свойств теплоносителя:
-
Этанол
C,
а) Плотность ( ):
,
б) Удельная теплоёмкость ( ):
,
в) Теплопроводность ( ):
,
г) Коэффициент динамической вязкости ( ):
,
д) Объёмный коэффициент термического сопротивления ( ):
,
2) Вода:
C,
а) Плотность ( ):
б) Удельная теплоёмкость ( ):
,
в) Теплопроводность ( ):
,
г) Коэффициент динамической вязкости ( ):
,
д) Объёмный коэффициент термического сопротивления ( ):
,
3) Тепловой поток к этанолу ( ):
Вт,
Расход в межтрубном пространстве ( ):
,
IV. Метод последовательного приближения:
1. Определение числа Рейнольдса (Re):
а) Для этанола:
,
,
,
Режим течения этанола – турбулентный.
б) Для воды:
,
,
Площадь поперечного сечения межтрубного пространства:
, где
,
Эквивалентный диаметр:
м,
Режим течения воды – турбулентный.
2) Определение числа Нуссельта ( ):
,
,
- число Прандтия при средней температуре теплоносителя.
- число Прандтия при температуре стенки.
3) Определение числа Прандтия ( ):
а) Для этанола:
,
б) Для воды:
,
Определение числа Прандтия в первом приближении заданием температурой стенки:
,
а) Для этанола:
,
0,000298,
0,1498,
3369,75,
,
б) Для воды:
,
0,0002662,
0,6851,
4225,63,
,
Определение коэффициента теплопередачи ( ):
а) Для этанола:
,
б) Для воды:
,
Определение коэффициента теплоотдачи (K):
,
Определение плотности теплового потока (q)
,
Уточнение температуры
,
,
Определение числа Прандтия :
Проверим расчёт по уточнённым температурам:
а) Для этанола:
,
,
,
,
,
б) Для воды:
,
,
,
,
,
Определение :
,
а) Этанол
,41,
б) Вода
,
Определяем коэффициент теплоотдачи К:
,
Определяем плотность теплового потока q:
,
Уточняем температуры:
а) ,
,
б)
Определяем площадь поверхности :
,
Гидравлический расчёт:
1. Определение суммарной длины каналов теплообменника:
,
,
Проверка отношения :
а) ,
б) ,
Определение коэффициента гидравлического сопротивления:
,
,
Определение перепада давления:
,
а) Для этанола:
,
,
б) Для воды:
,
,
2. Определение мощности на прокачку теплоносителя по :
,
а) Для этанола:
,
б) Для воды:
в) Суммарная мощность:
,
3. Определяем требуемое число секций:
,
4. Определяем коэффициент эффективности поверхности теплообменника:
.
Список литературы:
-
Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. М., 1988.
-
Исаченко В.П., ОсиповаВ.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М., 1981.
-
Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. / Под ред. Григорьева В.А.,
Зорина В.М.;М, 1983.
Приложение 1.
Исходные данные для оптимизационных расчетов на ЭВМ
Студент Рузанов Леонид Группа М-33 Вариант № 303
Расход теплоносителя в трубах М1, кг/с 4.2 Внутренний диаметр кожуха D, м 0.10 Внутренний диаметр труб d1, м 0.014 | Число труб n, шт. 12.0 Толщина стенки трубы, м 0.001 Теплопроводность материала труб, Вт/(мК) 18.0 | ||
Схема движения теплоносителей: ПРЯМОТОКТемпература на входе, 0С Температура на выходе, 0С Средняя удельная теплоемкость, Дж/(кгК) | ЭТАНОЛ 150.0 120.0 3801.43 | ВОДА 40.0 100.0 3801.43 | |
Свойства теплоносителя при его средней температуре (tf), 0С Удельная теплоемкость, Дж/(кгК) Теплопроводность, Вт/(мК) Коэффициент динамической вязкости, Пас Плотность, кг/куб.м Объемный коэффициент термического расширения, 1/К | 130.939 3801.43 0.1440 0.0002102 692.4548 0.00218 | 78.123 4193.21 0.6725 0.000365 972.87 0.000620 | |
Свойства теплоносителя при температуре стенки, 0С Удельная теплоемкость, Дж/(кгК) Теплопроводность, Вт/(мК) Коэффициент динамической вязкости, Пас | _______ _______ _______ _______ | _______ _______ _______ _______ |
“____” __________200 г. Преподаватель ______________________ ( )
Приложение 2.
Фамилия И.О.: Рузанов Леонид Группа: М-33 Вариант: № 303 №=195
ПАРАМЕТРЫ | Заданный вариант | Оптимизиров. вариант | ||
Тепловой поток, Вт Площадь поверхности теплообмена, кв.мДиаметр кожуха / Эквивал. диаметр, мВнутренний диаметр труб, мДлина труб, м Мощность на прокачку, Вт Коэффициент эффективности Коэффициент теплопередачи, Вт/(кв.мК) Средний температурный напор, 0С Число труб, шт. | 488376 5.12 0.1000 / 0.0237 0.0140 9.06 251.3 1943.0 1807.0 52.8 12.0 | 2794800 274.64 0.3148 / 0.0273 0.0124 43.26 1731.5 1614 435 23.4 151 | ||
Теплоносители: Температура стенки, 0С Скорость движения, м/сЧисло Рейнольдса Коэффициент теплоотдачи, Вт/(кв.мК) Мощность на прокачку, Вт Коэффициент гидравлич. сопротивления Число Прандтля при t стенки | ЭТАНОЛ 114.2 3.28 151817.0 6106.0 250.2 0.0171 6.3 | Вода 108.9 0.37 23197.0 2910.0 1.1 0.0220 1.5 | ЭТАНОЛ 110.4 4.05 179998.0 7420.0 245.6 0.0169 6.4 | Вода 100.5 0.79 24641.0 5857.0 5.7 0.0220 1.7 |
14