Metodichka_po_plastinchatym_TO (1176211), страница 7
Текст из файла (страница 7)
По уравнению (10) рассчитывают коэффициенттеплопередачи аппарата Kпл, после чего из выражения (8) определяютобщую поверхность теплопередачи аппарата Fа. Далее выбирают ближайшую стандартную поверхность аппарата, выпускаемого отечественными или зарубежными производителями.Конструктивный расчет и уточнение величинытеплообменной поверхностиОпределяют суммарную площадь поперечных сечений всех каналов (пакетов) по греющей f п1 и охлаждающей f п2 рабочим средам:f п1G1и f п2w1 1G2.w2 2(53)Находят число каналов по рабочим средам в одном пакете:m1f п1; m2f1f п2,f1(54)где f1 – площадь поперечного сечения одного канала; величины mокругляют до целых чисел.Рассчитывают число пластин в пакете:nп2m.(55)В крайних пакетах, соприкасающихся с плитами, общее числопластин будет на одну больше:nпк2m 1 .44Определяют поверхность теплообмена одного пакета:F1nп ,Fп(56)где F1 – поверхность теплообмена пластины.Число пакетов (ходов) в аппарате для одной из рабочих средХ1Fа.Fп(57)Расчетную величину Х округляют до ближайшего целого числа.Число пластин в аппарате определяют с учетом наличия концевых пластин:nаFа2 F1F1.(58)Принимают схему компоновки пластин Сх в аппарате.
Для принятой компоновки аппарата уточняют величины фактических скоростей рабочих веществ в каналах теплообменника и выполняют уточненный расчет коэффициента теплопередачи и поверхности аппарата.Гидравлический расчетПо полученным в предыдущих разделах величинам фактической скорости в каналах теплообменника определяют числа Re1 и Re2 ,после чего вычисляют коэффициент общего гидравлического сопротивления единицы относительной длины канала для обеих сред (см.табл. 6). Определяют гидравлическое сопротивление пакетов пластинпо уравнению (12). Для течения неньютоновских (высоковязких) средp4KV wLпХ,dэ2где KV выбирают из табл.
6.45Общее гидравлическое сопротивление аппарата по каждой изсред не должно превышать заданных максимально допустимых величин pmax .Мощность насоса, требуемая для прокачивания одной из рабочих сред через каналы аппарата,N н1G1 p1,(59)1 1– коэффициент полезного действия нагнетателя (насоса) длягдекаждой из рабочих жидкостей.Поверочный расчет теплообменного аппаратаПоверочный расчет выполняется в целях определения конечной(или начальной) температуры нагреваемой либо охлаждаемой среды,а при известных температурах сред – для определения теплового потока в аппарате. Исходными данными для поверочного расчета являются конструктивное и компоновочное решения аппарата, начальноесостояние и расход рабочих сред, их теплофизические свойства.Расчет начинают с определения водяного эквивалента нагреваемой рабочей среды:W2G2 c р 2 .(60)Величину конечной температуры нагреваемой среды t 2 в первом приближении задают.
Теплоемкость и другие теплофизическиесвойства среды определяют по средней температуре t 2 . Во второмприближении t 2 определяют из уравнения теплового балансаQ W2 (t2t2 )(61)илиt2t2 Q.W246(62)Рассчитывают коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой рабочей среде 2 .Для заданной t 2 определяют конечную температуру охлаждаемой среды:t1где W1t1W2(t2 t2 ) ,W1(63)G1c р1 – водяной эквивалент охлаждаемой среды.Определяют теплофизические свойства первой среды при средней температуре t1 0,5(t1 t1 ) .Находят величину коэффициента теплоотдачи 1 и при принятой расчетной величине термического сопротивления загрязненийопределяют коэффициент теплопередачи K пл . Определяют число единиц переноса теплоты:NFа Kпл.Wmin(64)Рассчитывают относительную величину водяных эквивалентов:WWmin.Wmax(65)Величины Wmin и Wmax определяют сравнением W1 и W2 .По графикам (рис.
10–12) или уравнениям, приводимым ниже,определяют коэффициент эффективности теплообменного аппарата .Рассчитывают количество теплоты, передаваемой в аппарате:Q Wmin (t1 t2 ) .(66)Определяют конечную температуру охлаждаемой рабочей среды:t1t1 Q.W1(67)Полученное значение сравнивают с рассчитанным ранее припринятой величине t 2 .
При значительной разнице в результатах расчет повторяют при новом значении t 2 .47Рис. 10. Коэффициент эффективности пластинчатого аппаратапри противоточной схеме движения рабочих средРис. 11. Коэффициент эффективности теплообменника при прямотокеРис. 12. Коэффициент эффективности теплообменника в случае,когда одна из сред движется по одноходовой, а другая – по многоходовой схеме48Для теплообменников, в которых не происходит изменение агрегатных состояний сред, при ориентировочно известных величинахкоэффициента теплопередачи K пл перепады температур при прямотоке определяют по следующим уравнениям:– для греющей средыt1 t1(t1 t2 )1 eW1W2N 1(t1 t2 ) ;W11W2– для нагреваемой средыN 1t2t2W1 1 eW1W21W2(t1 t2 )W1W2(t1 t2 ) .(68)(69)При противоточной схеме движения рабочих сред:– для греющей средыt1 t11 e(t1 t2 )1N 1W1eW2W1W2(t1 t2 ) ;WN 1 1W2(70)– для нагреваемой средыt2t2(t1 t2 )W1W21 e1N 1W1eW2W1W2N 1(t1 t2 ) .W1W2(71)При равенстве водяных эквивалентов W1 W2 конечные температуры сред можно определить следующим образом:– при прямотокеt1t2t1 t22t1 t22t1 t2e2t1 t22492N;2N(72).(73)– при противотокеt1t2t2t1 (t1 t2 )(t2 t2 )111N111N.;(74)(75)В работе [10] приводятся ориентировочные предельные величины коэффициента теплопередачи промышленных пластинчатыхтеплообменных аппаратов.
При теплопередаче от воды к водеКпл = 500÷3000 Вт/(м2∙К); масла к воде – Kпл = 150÷500 Вт/(м2∙К); газак газу – Kпл = 25÷100 Вт/(м2∙К); газа к воде – Kпл = 1000÷5000 Вт/(м2∙К).50Глава 3ТЕПЛОВОЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТЫПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВПРИ ИЗМЕНЕНИИ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯТЕПЛООБМЕНИВАЮЩИХСЯ СРЕДНа основании исходных данных выбирают тип аппарата, материалы элементов конструкции, тип пластин, на базе которых будет изготовлен теплообменник; намечают предварительную схему компоновки конденсатора или испарителя.
Как правило, эти аппараты выполняются одноходовыми по стороне конденсирующейся (испаряющейся)рабочей среды. Такая схема компоновки существенно упрощает конструкцию аппарата, обеспечивает оптимальные условия отвода образующегося конденсата или пара. По стороне тепло- и хладоносителяаппараты выполняются как по одноходовой, так и многоходовой схеме.При расчете пластинчатых аппаратов, в которых осуществляется процесс конденсации пара, содержащего до 10–12 % неконденсирующихся примесей, коэффициент теплоотдачи от пара к стенке, согласно работе [10], рассчитывают по уравнениюпк0,34(смwсм )0,3п0,18,(76)где п – коэффициент теплоотдачи при конденсации пара с неконденсирующимися примесями; к – то же для конденсации чистого пара;wсм – скорость движения парогазовой смеси в межпластинных каналах, м/с; см – плотность парогазовой смеси, кг/м3; п – процентноесодержание неконденсирующихся газов в смеси.При содержании неконденсирующихся газов в смеси более10–12 % расчет коэффициента теплоотдачи при конденсации производят в соответствии с методикой, изложенной в гл.
1.В случаях подачи в испаритель переохлажденной жидкости ( t1 < tн ) или переохлаждения конденсата в конденсаторе ( t 2 < tн )площадь поверхности теплопередачи зон подогрева или переохлаждения рассчитывают по уравнениям для теплообмена без изменения агрегатного состояния рабочих сред.51Порядок выполнения расчета поверхности теплообменаконденсатора или испарителяПо уравнению теплового баланса определяют тепловые потокив аппаратах:– в конденсатореQкG1 r c рп1 (t1 tн ) c рж1 (tнt1 )G2 c р 2 (t2t2 ) ;(77)– в испарителеQиG2 r (1 x) c рп2 (t2tн )G1c р1 (t1 t1 ) ,(78)где c рп и c рж – теплоемкость паровой и жидкостной фаз; индексы «1»и «2» относятся к теплоотдающей и тепловоспринимающей средам;x – степень сухости на входе в испаритель.Из уравнений (77) и (78) могут быть найдены неизвестные температуры сред или их расход.
По средней температуре теплохладоносителя определяют их теплофизические свойства. Рассчитывают среднюю температуру стенки (пластины). В качестве первого0,5 ( t1 t2 ) .приближения принимают (при 12 ) tстОпределяют число Prст тепло- и хладоносителя при среднейтемпературе стенки. По рабочему давлению конденсации (кипения)определяют температуру насыщения.Задают ориентировочную величину плотности теплового потока q или tст , по соответствующим уравнениям (17)–(20), (25), (26) или(33)–(42) определяют коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующейся либо испаряющейся рабочей среды.Ориентировочные величины плотности теплового потока при конденсации водяного пара с давлением pн = 0,1÷0,6 МПа: когда хладоносителем является вода с температурой t 2 = 20 °С, q 50 000÷400 000 Вт/м2;при конденсации аммиака с температурой насыщения tн 20÷35 °Сq 7000÷10 000 Вт/м2.По уравнению (16) рассчитывают рациональную скорость движения тепло- и хладоносителя в каналах пластинчатого аппарата.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
