Metodichka_po_plastinchatym_TO (1176211), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

Для приближенного расчета w2 принимаем2500 Вт/(м2∙К), tст 40 °С.2Имеем0,252 э2 0,252 28 2 ( tст t2 ) P dAc р 2 (t2 t2 )w20,3648 2500(40 20)120000 0,00830,2515 4,183(25 15)998, 22 (1,006 10 6 ) 0,250,3640,893 м/с.Число Рейнольдса для охлаждающей среды0 ,893 0 ,0083Re 21,006 1067389 .Коэффициент общего гидравлического сопротивления21573890,25901,62 .Число Нуссельта по стороне охлаждающей средыNu 20,430,250,135Re0,732 Pr f 2 (Pr f 2 / Prст2 )0,135 73890,73 7,030,43 (7,03 / 4,36) 0,25234,6.Коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей среде2Nu 2dэ234,6 0,59716870 Вт/(м2∙К).0,00832Термическое сопротивление:– стенки (пластина из стали 12Х18Н19Т при толщине стенки ст = 1 мм) ( / )ст 0,001/14 0,0000714 м2∙К/Вт;– загрязнений на стороне воды и масла: Rв 0,00023 м2∙К/Вт;(воды); Rм 0,00015 м2∙К/Вт (масла).Рассчитываем коэффициент теплопередачи аппарата:Kпл1(1/1) ()стR в Rм(1/1(1/ 554) 0,0000714 0,00023 0,00015 (1/ 16870)2)432 Вт/(м2∙К).Общая поверхность теплопередачи аппаратаFаQKплm1848 103125, 4 м2.432 34,1Принимаем ближайшую большую стандартную величину поверхности теплообмена аппарата из пластин типа 0,6: Fа = 140 м2(ГОСТ 15518–77).Выбираем теплообменник разборный на двухопорной раме.Компоновка теплообменника и уточнение требуемойповерхности теплообменаПлощадь поперечных сечений пакетов:– по тракту маслаf п1G11 w1200,05965 м2;880 0,38191– по тракту водыG2f п22 w244, 2998, 2 0,8930,0496 м2.Число каналов в одном пакете:– для маслаf п1 0,05965m124,35 ;f1 0,00245принимаем m1 25 шт.;– для водыf п20,0496m220, 2 ;f 2 0,00245принимаем m2 = 20 шт.Число пластин в одном пакете:– для масла n1 2m1 2 25 50 шт.;– для воды n2 2m2 2 20 40 шт.Площадь поверхности теплообмена одного пакета при полученном количестве пластин:– для масла Fп1 F1n1 0,6 50 30 м2;– для воды Fп2 F1n2 0,6 40 24 м2.Число пакетов (ходов) в аппарате:– по стороне масла X1 Fа / Fп1 140 / 30 4,67;принимаем X1 = 4*;– по стороне воды X2 Fа / Fп2 140 / 24 5,83.Из условия симметричной компоновки пакетов принимаем Х2 = 4.Снижение числа ходов по воде Х2 отразится на уменьшении скорости w2 и в конечном счете на величинах 2 и K пл .

Однако, посколькукоэффициент теплоотдачи со стороны воды 2 значительно превышаеткоэффициент теплопередачи со стороны масла 1 и соизмерим с величинами термического сопротивления стенки и загрязнений, некотороеснижение 2 не должно в значительной мере отразиться на коэффициенте теплопередачи.__________________________________________* Если принять Х1 = 5, то необходимо уменьшить число каналов m1, поскольку при этом Fп1 = Fа /X1 =140/5 = 28, n1 = Fп1/F1 = 28/0,6 = 46,67 и m1 = n1/2 == 23,3. Снижение величины m1 повлечет за собой возрастание скорости w1 и превышение расчетного значения потерь давления над допускаемым ΔP1.92Число пластин в аппарате (с учетом наличия концевых пластин)Fа2F140 2 0,6F10,6Число пластин в одном пакетеnаn12354235 шт.58,75 .Принимаем n1 58 шт.Принимаем следующую схему компоновки аппарата:58 58 59 59.59 58 59 59Число каналов в одном пакетеCxходеn129 шт.2Фактическая площадь поперечных сечений каналов в одномf п1m1m2f п229 0,00245 0,071 м2.Фактические скорости движения сред в каналах (после выборасхемы компоновки):– маслаG120w10,32 м/с;880 0,0711 f п1– водыG244, 2w20,624 м/с.f998,20,0712 п2Проверяем, достаточно ли теплообменной поверхности прифактических скоростях движения рабочих сред.Число Рейнольдса при действительных величинах скорости потоков:– масла0 ,32 0 ,0083Re178,1;34 ,0 10 693– водыRe 20 ,624 0 ,008361,006 105148 .Число Нуссельта для потоков:– маслаNu10,730,135 78,13700,43379950– водыNu 20,135 1480,730,437,037,034,360,2532,67 ;0,25180,5 .Уточненные значения коэффициента теплоотдачи:– со стороны масла132,67 0,1240,0083488 Вт/(м2∙К);– со стороны воды2180,5 0,5970,008312 985 Вт/(м2∙К).Фактический коэффициент теплопередачиK пл1(1 188) 0,0000714 0,00023 0,00015 (1 12985)388 Вт/(м2·К).Требуемая поверхность теплообмена аппаратаFа1848 103139,7 м2.388 34,1Выбранный стандартный теплообменник (Fа = 140 м2) удовлетворяет требуемым условиям.94Гидравлический расчетОпределяем фактическое гидравлическое сопротивление пообеим рабочим средам.Коэффициент общего гидравлического сопротивления единицыотносительной длины канала:– на стороне масла 1 15 / 78,10 ,25 5,05 ;– на стороне охлаждающей воды 2 15 / 51480,25Действительные потери давления по трактам:– маслаP1Lп1dэw12X12P21,01 880 0,3225,054 110 750 Па;0,008321полученная величина– воды1,77 .P1 меньше допустимой P1 150 000 Па;1,01 998, 2 0,62421,774 167 400 Па.0,00832Действительное значение P2 больше допустимого значенияP2 = 120 000 Па.

В целях снижения потерь давления в водяных каналах уменьшим скорость движения воды путем снижения числа ходов (пакетов) X 2 до трех и увеличения общей площади поперечногосечения пакета f п2 .Изменим схему компоновки аппарата. ПримемCx58 58 59 59.79 78 78Число каналов в одном пакете полости для водыm2воды78239 шт.Площадь поперечного сечения пакета на стороне охлаждающейf п2m2 f139 0,00245 0,0956 м2.95Фактическая скорость движения воды в каналах при новой схеме компоновкиw2G22 f п244, 2998, 2 0,09560, 463 м/с.Число Рейнольдса для потока охлаждающей водыRe20, 463 0,00831,006 10 63821 .Число Нуссельта для потока водыNu 20,730,135 38210,437,037,034,360,25145, 22 .Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде145, 22 0,59710 446 Вт/(м2·К).20,0083Коэффициент теплопередачи при новой схеме компоновкиK пл1(1/488) 0,0000714 0,00023 0,00015 (1/10446)385, 2 Вт (м 2 К).Поверхность теплообмена аппаратаFа1,848 103140,7 м2.385, 2 34,1Учитывая, что в расчет заложены максимальные величины термического сопротивления загрязнений, а полученное значение Fане очень отличается от принятого ранее, оставляем Fа 140 м2.Гидравлическое сопротивление аппарата по водной полостипри 2 15 / 38210 ,25 1,91Lп 2 ( w2 )21,01 998, 2 0, 4632P2X 2 1,913 74 600 Па.2dэ20,0083296Расчетная величина P2 меньше максимально допустимойP2 120 000 Па.Определяем скорости движения масла и воды в штуцерах.

Максимальный диаметр присоединяемого штуцера для пластинчатоготеплообменника из пластин типа 0,6 Dу = 200 мм.Скорости движения:– маслаwшт1(1G12Dшт)/420 4880 3,14 0, 222G22Dшт)/444, 2 4998, 2 3,14 0, 220,723 м/с;– водыwшт2(1, 41 м/с.Скорости движения сред в штуцерах менее допустимой wшт 2,5 м/c, поэтому их гидравлическое сопротивление можноне учитывать. Заметим, что при wшт > 2,5 м/с необходимо суммироватьгидравлическое сопротивление аппарата по данной среде и потеридавления на местное сопротивление в штуцере:Pштшт2wшт,2где шт – коэффициент местного гидравлического сопротивленияштуцера, принимаемый равным 1,5.Мощность, затрачиваемая на прокачивание охлаждаемого масла и охлаждающей воды через каналы пластинчатого теплообменника:– маслаNпл1G11P120110 750880P244, 274 600 3303 Вт ≅ 3,3 кВт.998, 22517 Вт ≅ 2,52 кВт;– водыNпл2G2297Расчет аммиачного пластинчатого конденсатораРассчитать потребную площадь поверхности теплообмена пластинчатого конденсатора аммиачной холодильной установки.

Теплотаконденсации отводится оборотной водой.Исходные данные: массовый расход паров аммиака t1 = 100G1 == 0,5 кг/с; температура перегретых паров аммиака на входе в конденсатор t1 100 °С; давление насыщения Pн 1,169 МПа; температураохлаждающей воды, подаваемой в конденсатор, t 2 23 °С; температура воды на выходе из конденсатора t2 27 °С; температура насыщения аммиака, соответствующая давлению насыщения, tн 30 °С.Теплофизические свойства аммиака при температуре насыщения tн 30 °С: плотность жидкой фазы ж 595 кг/м3; коэффициенттеплопроводности жидкости ж 0,506 Вт/(м · К); динамический коэффициент вязкости конденсата ж 1, 40 10 4 Па·с; теплоемкостьпаровой фазы c рп 3,102 кДж/(кг·К); теплота парообразованияr 1131,8 кДж/(кг · К); энтальпия перегретого пара iп.п1 при давлениинасыщения Pн 1,169 МПа и температуре t1 100 °С составляет1591,3 кДж/кг; энтальпия сухого насыщенного пара iн.п1 приPн 1,169 МПа равна 1396,6 кДж/кг.Теплофизические свойства воды при средней температуреt2 0,5(t2 t2 ) 0,5(23 27) 25 °С: плотность 2 997 кг/м3; теплоемкость c р 2 4,179 кДж/(кг · К); коэффициент теплопроводности0,605 Вт/(м · К); число Прандтля Pr f 6,24 ; кинематический ко2эффициент вязкости 2 0,906 10 6 м2/с.Максимально допустимое гидравлическое сопротивление конденсатора по стороне теплоносителя P2 100 000 Па.РасчетВ целях обеспечения прочности и плотности конденсатора принимаем к установке сварной пластинчатый аппарат, скомпонованныйиз пластин типа 0,8.

Расчетное давление сред такого аппарата составляет 2,5 МПа (см. табл. 2).98Геометрические размеры пластин и образуемых ими каналов(см. табл. 3): поверхность теплообмена одной пластины F1 0,8 м2;эквивалентный диаметр канала d э 0,009 м; площадь поперечногосечения межпластинного канала f1 0,0031 м2; приведенная длина0,001 м; диаметрканала Lп1 1,16 м; толщина стенки пластиныштуцеров Dшт 0, 2 м; материал пластин – сталь коррозионно-стойкаямарки 12Х18Н10Т; коэффициент теплопроводности материала пластин ст 16 Вт/(м · К).Расчет площади поверхности теплообменаи конструктивный расчетКоличество теплоты, передающейся от конденсирующегосяаммиака охлаждающей воде,Q G1[r (iп.п1 iн.п1 )] 0,5[1131,8 (1591,3 1396,6)] 663 кВт.Объемный расход охлаждающей водыV2cр2Q2 (t2t2 )6634,179 997,0(27 23)30,0398 м /с.Среднелогарифмический температурный напорθm(tнt2 ) (tн t2 )t tln н 2tн t 2(30 23) (30 27)30 23ln30 274,72 °С.Первое приближениеРазность температур насыщения и средней температуры стенкиttнtст30 0,5 (3027 23) 30 27,5 2,5 К < 10 К.299Расчет коэффициента теплоотдачи со стороны конденсирующегося аммиака ведем по уравнению (18) с учетом поправки на перегревпара:к1,15 41,154g2ж3жжr c рп (t1 tн )Lп (tнtст1 )9,81 5952 0,5063 1131,8 3102(100 30)103 1041,4 1,16 (30 27,5)7150 Вт/(м2 ∙ К).Заметим, что здесь теплофизические свойства жидкого аммиака выбраны при температуре насыщения.

Характеристики

Список файлов ВКР