123478 (689489), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

, (3.2)

где - коэффициент теплопередачи;

- площадь поверхности стенки.

Отсюда можем определить площадь теплообмена:

, (3.3)

Коэффициент теплопередачи найдём, исходя из формулы:

(3.4)

Из таблицы 3.4 стр.6 [1] принимаем коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке , а коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху .

Диаметры труб выбираем из стандартного ряда, приведенного ниже:

24 1, 32 4, 32 5, 38 2,5, 22 2.

Наиболее выгодно применять трубы с диаметрами 32 4, 38 2,5, 22 2.

Для Ст20 коэффициент теплопроводности .

В первом приближении принимаем шахматное расположение пучков труб:

Рисунок 3.2 Шахматное расположение пучка труб

Отношение продольного шага к наружному диаметру обозначим через а, а отношение поперечного шага к наружному диаметру обозначим через в.

Таким образом

, . (3.5)

При этом а находится в интервале 1,5…2,5. .

Рисунок 3.3 Эскизная компоновка экономайзера

Уравнение баланса

, (3.6)

где - число труб в одном ряде,

-среднерасходная скорость воды в трубах на входе.

Рекомендуется брать =0,1…0,25 м/с (таблица 3.1 [1]).

Отсюда . (3.7)

Среднерасходная скорость воды на выходе

. (3.8)

Общая площадь газопровода

, (3.9)

где L- длина, которая задаётся из интервала 4…6 м; B-ширина, равная 1,5…4 м.

Скорость газа в межтрубном пространстве

- на входе (3.10)

- на выходе (3.11)

Площадь теплообмена

, (3.12)

где -число рядов труб.

(3.13)

, .

Высота теплообменника

(3.14)

Расчётная часть

Изменение средней температуры

принимаем =1, ˚С.

Тепловой поток . Отсюда площадь теплообмена .

Коэффициент теплопередачи

.

Из таблицы 3.4 стр.6 [1] принимаем коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке , а коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху .

Диаметры труб выбираем 38 2,5.

Для Ст20 коэффициент теплопроводности .

.

4.3. , .Принимаем а=2.

Принимаем .

Число труб в одном ряде

Число труб в двух рядах .

Среднерасходная скорость воды на выходе

Задаёмся длиной и шириной L =6м; B=4м.

Общая площадь газопровода

Скорость газа в межтрубном пространстве

Число рядов труб

Высота теплообменника

Таблица 3.1. Результаты расчётов.

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Площадь теплообмена	F	м2	1203,3
Среднерасходная скорость воды на входе		м/с	0,2
Число труб в одном ряду	z1	_	32
Среднерасходная скорость воды на выходе		м/с	0,23
Длина газохода	L	м	6
Ширина газохода	B	м	4
Число рядов труб	n1	-	60
Высота теплообменника	H	м	3,96
Cкорость газа в межтрубном пространстве на входе		м/с	7,89
Cкорость газа в межтрубном пространстве на выходе		м/с	7,19
Общая площадь газохода	f	м2	16,70

4. Гидродинамический расчёт

Алгоритм расчёта

Целью гидродинамического расчёта является определение потери давления горячего и холодного теплоносителя при прохождении через аппарат. Гидродинамическое сопротивление элементов теплообменного аппарата определяется условиями движения теплоносителей и особенностями конструкции аппарата.

Определим сопротивление по потоку выхлопного газа:

, (4.1)

где поперечные потери давления ,

местные потери давления

,

средняя скорость выхлопных газов

, (4.2)

согласно таблице П.1.6 стр.17 [1] значения коэффициентов:

Необходимо определить число Рейнольдса:

. (4.3)

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

, (4.4)

где -периметр смачивания.

Гидродинамическое сопротивление по холодному теплоносителю (по воде):

(4.5)

По числу Рейнольдса определяем режим течения.

Определяем сопротивление по потоку воды:

, (4.6)

Где -потери в трубах,

-потери местного сопротивления,

,

не должно превышать 2 кПа.

Расчётная часть

Средняя скорость выхлопных газов

Определим сопротивление по потоку выхлопного газа:

,

где поперечные потери давления

,

местные потери давления

,

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

,

где .

Число Рейнольдса:

.

Число Рейнольдса для воды

.

Вывод: режим течения турбулентный.

Потери в трубах

,

где

при температуре стенки (по таблицам для воды).

Потери местного сопротивления

, где

,

Определяем сопротивление по потоку воды

.

не превышает 2 кПа.

Таблица 4.1 Результаты расчётов.

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Число Рейнольдса для выхлопных газов		-
Число Рейнольдса для воды		-
Сопротивление по потоку выхлопных газов		кПа	0,67
сопротивление по потоку воды		кПа	1,09
Местные потери давления		кПа	0,061
Поперечные потери давления		кПа	0,61
Потери местного сопротивления		кПа	0,71
Потери в трубах		кПа	0,38

5 Расчёт теплопередачи после оребрения

Алгоритм расчёта

Целью расчёта является завершение компоновки теплообменника, уточнение расчётов теплопередачи и гидродинамического сопротивления.

Коэффициент теплоотдачи по воздуху незначителен, поэтому необходимо делать оребрение для увеличения этого коэффициента.

Рис 5.1 Схема оребрения

Выбираем параметры ребра из заданных пределов:

Коэффициент теплоотдачи будет равен

, (5.1)

Где - коэффициент теплопроводности для Сталь 10.

-приведенный коэффициент теплоотдачи для воздуха, (5.2)

ε - степень оребрения

(5.3)

Е-степень эффективности рёбер, принимается равной 0,8,

Ψ-поправка на обтекание рёбер, примерно равна 1,

χ-коэффициент межтрубного пространства:

(5.4)

α₁-коэффициент теплоотдачи от воздуха, определяется из критериального уравнения:

; (5.5)

α₂- коэффициент теплоотдачи от воды, определяется из критериального уравнения:

. (5.6)

Число Нуссельта при турбулентном режиме течения в канале(стр.14 [1]):

=1 при

Рис. 5.2 Схема оребрения

Находим свободную площадь газохода с учётом оребрения:

(5.7)

Уточняем значение скорости выхлопных газов после установки рёбер:

(5.8)

Число Рейнольдса для выхлопных газов с учётом оребрения:

(5.9)

Число Нуссельта после оребрения:

, (5.10)

Значения берём из четвёртого раздела.

Уточняем значение степени эффективности рёбер:

, (5.11)

Где -эквивалентная высота для прямоугольных рёбер, коэффициент , Ψ=1-0,058( )

Уточняем площадь теплообмена, число рядов труб и высоту теплообменника:

Необходимо учитывать эксплуатационное загрязнение теплообменного аппарата и делать запас по площади.

Затем пересчитываем число рядов труб и уточняем высоту теплообменника.

После установки рёбер изменится гидравлическое сопротивление по воздуху

не должно превышать 2 кПа.

Расчётная часть

Выбираем параметры ребра из заданных пределов:

Число Нуссельта при турбулентном режиме течения в канале(стр.14 [1]):

Характеристики

Список файлов курсовой работы