6 (1176238), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Плотность теплового потокаq p = К р′ ( t sm − tтр ) = 483.63(4.771 − 2.726) = 989.02Втм29. Расчетная площадь теплопередающей поверхностиFp , расч. =Q0 100000== 101.1 м 2q p 989.0210. Число трубок на диаметреnd =Dвн0.44== 16.92 =17штS0.026Полученное значение округляют до ближайшего нечетного вбольшую сторону.11.
Уточненный диаметр обечайкиDвн , ут. = nd ,прин. ⋅ S = 17 ⋅ 0.026 = 0.442 м 212. База аппарата (расстояние между трубными решетками)l = 8Dвн , ут. − 2,846 Dвн2 , ут. =8 ⋅ 0.442-2.846 ⋅ 0.4422 =3.145=3мПолученное значение округляют до целого или «0,5».13. Размещают трубки в трубной решетке по вершинамравносторонних треугольников с шагом S .
Все трубки размещаютв поле шестигранника; трубки не вынимают.Общее действительное число трубокiдейств. = iполн. =0.9 ⋅ π Dвн2 0.9 ⋅ π ⋅ 0.442== 233.35 = 233шт .3.47 S 23.47 ⋅ 0.026214. Конструктивная площадь теплопередающей поверхностиFp ,констр. = iдейств. ⋅ l ⋅ f p = 233 ⋅ 3 ⋅ 0.158 = 110.42 м 2ВажновыполнениеFp , констр. = 110.42 м > Fp , расч.
= 101.1м2условия215. Количество циркулирующего хладоносителя в аппаратеQ0100000м3(объемный расход) Vs === 5.967 ⋅10 −3 ,сC ps ⋅ ρ s ∆ts 4190 ⋅1000 ⋅ 416. Эффективное сечение для прохода хладоносителя вмежтрубном пространствеfэ =Vs 5.967 ⋅10−3==5.967 ⋅10−3 м 2Ws1f = f прод ⋅ f попер , м 2или э,где f прод , f попер - сечения трубного пучка при продольном ипоперечном течении хладоносителя.Сегментные перегородки в аппарате размещают так, что2f прод ≈ f попер ,т.е.f прод ≈ f попер ≈fэ = fэ ;f поперf= э ;f продf прод = 0,614Rвн2 − f тр ⋅ mс , где Rвн - внутренний радиус обечайки, м;f тр = 0,785d н2 , м 2 ; mc =24 шт.
(см. таблицу в конце расчёта) - числотрубок в сегменте.17. Расстояние между перегородкамиh=f попер ( ≈ f э )Dвн − nd ⋅ dн=5.967 ⋅10−3= 0.06, м0.44 − 17 ⋅ 0.0218. Количество перегородокnn =l3== 50h 0.0619. Гидромеханический расчетВ расчет входит определение сопротивления как по полостихладоносителя, так и по полости холодильного агентаа) по хладоносителю∆РΣ = ∆Рпрод + ∆Рпопер = 21420 + 50000 = 71420 Па ,где∆Рпрод = nn ⋅ ξ1n ⋅ρ sWs22= 50 ⋅ 21000 ⋅12= 50000Па2,ξ1n - сопротивление одной перегородки при повороте потока на180о, ξ1n = 2 ;ρ sWs21000 ⋅12∆Рпопер = ( nn + 1) ⋅ ξ1 р ⋅ m p= (50 + 1) ⋅ 0.28 ⋅ 3= 21420 Па22ξ1 рξ = 0,28- сопротивление одного ряда, 1 р;mp=3 - число рядов труб, которое проходит поток.б) по холодильному агентуОпределим необходимые нам параметры на линии насыщения(состояние – пар) при t0 = –1 °С;динамическая вязкость насыщенного пара µ ′′ = 11.95 ⋅10плотность насыщенного пара ρ ′′ = 20.6 кг/м3:−6м2/с;∆РΣ = ∆Ртр + ∆Рм + ∆Ру , = 16.62 + 483.97 + 8.06 = 508.65 Па ,где∆Ртр— потери давления на трение, Па∆Ртр = ψ трl * 0,316 M 260.31618.23, = 0.53⋅⋅= 16.62 Па0,25−30.25d э ( Re′′ ) 2 ρ ′′3.2 ⋅10 4881.672 ⋅ 20.6ψ = 0.53где тр- коэффициент трения, зависящий отхолодильного агента, массовой скорости;l * - длина шланга аппарата, l * = l ⋅ z = 3 ⋅ 2 = 6 м;M - массовая скорость,M=4 ⋅ L ⋅ qрd э ⋅ ∆i=4 ⋅ 3 ⋅ 989.02кг= 18.23 2−333.2 ⋅10 ⋅186 ⋅10м ⋅с .t0 ,Re′′ — критерий Рейнольдса, определяемый при свойствахнасыщенного пара,Re′′ =M ⋅ d э 18.23 ⋅ 3.2 ⋅10−3== 4881.67µ ′′11.95 ⋅10−62) ∆Р м — потери давления в местных сопротивлениях,сопротивлениях Па∆Рм = ξ м ⋅ zM218.232= 30 ⋅ 2= 483.97483.97ПаПа2 ρ ′′2 ⋅ 20.6где ξ м — суммарный коэффициент местных сопротивлений,сопротивленийξ м = 30 .3) ∆Р у - потери давления на ускорение потока, Па.Па∆Ру =M 2 18.232== 8.06 Па .2 ρ ′′ 2 ⋅ 20.6в) Определим соответствующую температурнуюпературную депрессию ваппарате по формуле∆t = C ⋅10−5 ⋅ ∆P = 6.14 ⋅10−5 ⋅ 508.6 = 0.0312 ,где C = 6,14°СПакоэффициент, зависящий от температуры кипенияи вида хлад агента.Цикл для данной установки5.
Тепловой и конструктивный расчет горизонтального кожухотрубного водяного конденсатораИсходные данные:• тепловая нагрузка на аппарат: Q0 = 105 кВт;• температура воды на входе в аппарат: tw1 = + 23˚C;• тип холодильного агента: фреон R134a;• тип хладоносителя: вода.Определить:• поверхность аппарата: F, м2 ;• геометрические размеры аппарата.Расчет конденсатора1.Теоретическое распределение температур в конденсаторе:Температура воды на выходе из конденсатора:Знаяt w1 , принимают температуру перегрева воды∆t w•oдля оборотного водоснабжения - ∆t w = 3,5 − 5,5 C ,•для прямого -∆t w = 6 − 8 o C .tw2 = tw1 + ∆tw = 23 + 5 = 28 °С.где ∆tw - величина подогрева воды в конденсатореТемпература конденсации:oзадают Θ 2 = 2 − 4 C ; определяют t к = t w 2 + Θ 2tк = tw2 + θ2 = 28+ 4= 32 °С.где θ2 – разность температур между выходящей из конденсатораводы и хладагентом.Для конденсаторов, где θ2 = 2 - 4 ˚CСреднелогарифмический температурный перепад:ΘŸ =t−tt −tln t к − tк))=2.
Средняя температура воды28 − 23= 6,16°C32 − 23ln 32 − 28tw m = tк – θm = 32 – 6.16 = 25.84 ˚C.Скорость протекания воды внутри трубок Ww = 1,5 − 2,5 м/с .Коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности стенкиα w = BWw0,8 d вн−0, 2 ,Втм ⋅К ,2где В = 1440 + 22t wm , d — внутренний диаметр трубки, м.Для фреонов – в качестве теплопередающей поверхностивыбирают пучок медных оребренных труб с накаткой по наружнойповерхности, имеющей коэффициент оребрения β = 3,6 , Ø16×1,5( d вн = 0,0115 м ).Скорость протекания воды во внутритрубном пространствезададим Ww = 2.1 м/с.Задаемся типом трубки: Медная трубка 16х1,5 ( d вн = 0,0115 м ) сшагом S = 22 мм.Коэффициент оребрения: β = 3.6.fр - удельная поверхность одного погонного метра трубы, длям2; S — шаг размещения трубок вмтрубной решетке, для трубы Ø16×1,5 — S = 0,022 м .трубы Ø16×1,5 f p = 0,145м2м3.
Коэффициент теплоотдачи от протекающей воды к стенкетрубы:Удельная поверхность оребренной трубки: fр = 0,145α = B ∙ ω9.6 ∙ dвн9.) = 2008.48 ∙ 2.19.6 ∙ 0.0115где9.)= 8880B = 1440 + 22 * tw m = 1440 + 22 * 25,79= 2008,48;Вт,м) ∙ Кdвн – внутренний диаметр принятой трубки.4. Условный коэффициент теплопередачи без учетатермического сопротивления со стороны конденсирующегосяагента.В реальных условиях эксплуатации аппаратов теплообменупрепятствуют различные слои загрязнений на стенке каналов. Учеттермических сопротивлений загрязнений осуществляется приопределении условного коэффициента теплоотдачи без учетатермического сопротивления со стороны кипящего холодильногоагента:Условный коэффициент теплопередачи без учета термическогосопротивления со стороны конденсирующегося холодильногоагента′для фреонов — К р =′для аммиака — К н =гдеβ1β+ Rос ⋅ βαw,1, ,dнdнdн+ Rос+ R рж+ Rмα w d внd внd вн- коэффициент оребрения;Rос — термическое сопротивление слоя загрязнениякамень,(водянойRос = 0,2 ⋅ 10 −3RмRржR рж = 0,15 ⋅ 10K′р =термическоесопротивлениеслоямасла,м2 ⋅ К;Вттермическое—−3отложения),м ⋅К;Вт—R м = 0,25 ⋅ 10 −3биологические2м2 ⋅ К.Вт1βα + R ос ∙ β=сопротивление13,68880 + 0,2 ∙ 10%∙ 3,6слоя ржавчины,= 1306Втм) ∙ Кгде Rо.с.
– термическое сопротивление слоев известкового осадка,R о.с. = 0.2 ⋅10−3м2 ⋅ КВт5. Температура стенки и диаметр обечайки определяются изсистемы конструктивного и теплового и уравнений.Рассчитываем конденсатор в условиях пленочной конденсациихолодильного агента. Запишем тепловое (т.у.) и конструктивное(к.у.) уравнения для нахождения плотности теплового потока,температуры стенки трубки и внутреннего диаметра обечайкиаппарата:тепловое уравнение для оребренной трубки–′р ∙ -+ст − +B, . = > ∙ T- 5 .9.)# ∙ -0.75©0ªвн«.9.
47∙ ¬р -+к − +ст .9.7#конструктивное уравнение%8 ∙ Rр ∙ L ∙ -вн− 2,846 ∙ Rр ∙ L ∙ -вн = -1,1L.% ∙ •рУсловием связи теплового и конструктивного уравнений служитформулаFp =QкК 'р ⋅ (t ст − t wm )Из теплового уравнения выражаем внутренний диаметробечайки Dвн как функцию неизвестной tст и других констант:-вн =где«9,7#-¯°∙®∙- ± .‰.3² ∙³р ∙-•к •ст .‰.‹²´р ∙-•ст •µ€ .1‰,1Š‹.,(**)S = 0,022 м – шаг размещения трубок в трубной решетке;с – коэффициент, зависящий от ориентации труб впространстве, с = 0,72 – для горизонтального размещения труб;c = 1,5 – для вертикального размещения труб;b – коэффициент, зависящий от конкретных свойствхолодильного агента, b = 71.12 (для фреона R134a, tк = 33 ˚С, R22,tк=31˚С);d – характерный размер, м; для оребренных труб – среднийдиаметр оребрения (для трубы Ø16×1,5 d = 0,015 м ), длягладких труб – наружный диаметр трубки.∆i – разность энтальпий на входе и выходе холодильногокДжагента в конденсаторе, ∆i = iвх х.а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
