- •Содержание
- •1.Расчет контактного теплообменника с активной насадкой (ктаНа).
- •Описание конструкции и работы ктаНа.
- •2. Тепловой и конструктивный расчеты ктаНов.
- •2.1. Расчет состава и параметров дымовых газов.
- •2.2. Теплобалансовый расчет ктаНа.
- •2.3. Расчет поверхности активной насадки.
- •Алгоритм расчета поверхности активной насадки следующий:
- •2.4. Определение конструктивных характеристик насадки.
- •2.5. Аэродинамический расчет ктаНа.
- •2.Расчет рекуперативного пластинчатого
- •2.1. Тепловой расчет.
- •2.2.Конструктивный расчет.
- •3. Расчет кожухотрубного рекуперативного теплообменника.
- •3.1. Расчет коэффициентов теплоотдачи
- •3.2. Расчет коэффициента теплопередачи
- •3.3. Конструктивный расчет теплообменника
- •Список литературы:
3. Расчет кожухотрубного рекуперативного теплообменника.
Задание: определить количество трубок кожухотрубного теплообменника, число ходов по нагреваемой воде и температуру, до которой ее можно нагревать. Трубки стальные: dвн=32 мм, dнар=38 мм, длина l=3,5 м. Диаметр корпуса D=0,5 м. Расходы греющей и нагреваемой воды: G1=13 кг/с, G2=16 кг/с. Температуры на входе в теплообменник: =115°С, =25°С, скорости горячей и нагреваемой воды: V1=2 м/с, V2=1 м/с.
Направление движения теплоносителей противоточное, так как при прочих равных условиях оно обеспечивает большую разность температур, чем прямоток. Теплоноситель с меньшим расходом следует направить внутрь труб, а теплоноситель с большим расходом – в межтрубное пространство. Число ходов теплообменника для теплоносителя внутри труб выбирают в пределах Z=1-6, причем многоходовые теплообменники более компактны. В чисто учебных целях примем Z=1, что несколько упрощает расчет.
3.1. Расчет коэффициентов теплоотдачи
Предварительно задаемся t’’1=800С, t’’2=550С. Следовательно средние температуры: t1=(115+80)/2=97.5оС, t2=(55+25)/2=40oС.
1) Расчет коэффициента теплоотдачи α1 со стороны горячего теплоносителя выполним по критериальной формуле для продольного обтекания трубного пучка, выбор которой зависит от режима течения.
Найдем значение критерия Рейнольдса:
где vf – кинематическая вязкость воды при ее средней температуре 97,50С;
l=dэкв – определяющий размер для межтрубного пространства, равный его эквивалентному диаметру.
,
где f – поперечное сечение межтрубного пространства,
П – полный смоченный периметр,
S – шаг труб.
Шаги труб выбираются из соотношения S=(1.3-1.5)dнар[1]. Примем S1=S2=1.5dнар=1,5*38=57мм.
Проходное сечение:
Периметр:
Для воды при t1=97.50C найдем vf=0.302*10-6 м2/с.
Т.к. >104, режим течения турбулентный. В этом случае для продольного омывания трубного пучка применим формулу:
Найдем теплофизические свойства воды, необходимые для расчета. При t1=97.50C имеем: Prf=1,81 ; λf=0,715Вт/(мК). Величина определяется для воды при температуре стенки tw,1= получаем .
Среднее значение коэффициента теплоотдачи для трубного пучка:
2) Расчет коэффициента теплоотдачи α2 для движения воды внутри труб ведется в той же последовательности.
Найдем значение критерия Рейнольдса:
l=dвн – определяющий размер.
Теплофизические параметры воды при t2=40oC:
vf=0.658*10-6м2/с; λf=0,619Вт/(мК); Prf=4,34.
Величина определяется для воды при температуре стенки tw,2= получаем .
Режим турбулентный, тогда расчетная формула имеет вид:
3.2. Расчет коэффициента теплопередачи
Определим коэффициент теплопередачи по формуле:
где δ=1/2(dнар-dвн) – толщина стенки трубы в м: δ=1/2(38-32)=3мм=0,003м.
- коэффициент теплопроводности материала трубы, для стали .
3.3. Конструктивный расчет теплообменника
1) Найдем поперечное сечение труб по воде, обеспечивающее заданную скорость движения теплоносителя V2=1м/с. Из уравнения сплошности:
где - плотность воды при t2=40oC.
Зная поперечное сечение трубы:
найдем число трубок при числе ходов Z=1:
Определим поверхность теплообменника:
2) Уточним температуры:
Значения = 0.41 находим из таблицы значения функции при противотоке по коэффициентам:
Значения , незначительно отличаются от принятых заранее.
3) Определим тепловой поток: