II. Конструктивный тепловой расчет.

1. Определение неизвестного массового расхода нефти G2 и параметров теплоносителей.

Теплоноситель	G, кг/с	t`, C	t``, C
Горячий: керосин	42	228	137
Холодный: нефть	-	31	96

Дано:

- средняя температура теплоносителей.

t_cр1. = = 125,5^º C

t_{ср 2.} = = 55,5^º С

Выписываем теплофизические свойства при tср:

	tcр,ºС			, ,
Горячий: керосин	182,5	2802,5	8,92	0,4163	701	0,09165
Холодный: нефть	63,5	2160,275	536,3699	35,269	806	0,114488

Находим мощность теплообменного аппарата Q,Вт, по исходным данным:

- коэффициент, учитывающий потери тепла в окр. среду.

Направляем нефть в трубное пространство, а керосин в межтрубное.

Находим среднюю разность температур между теплоносителями по уравнению Грасгофа:

Рассчитываем оптимальный диапазон площадей проходных сечений трубного и межтрубного пространства и минимального индекса противоточности Р_min ТА:

;

где и максимальная и минимальная рекомендуемые скорости потоков теплоносителей: м/c и м/c

Выбираем противоток

Определяем водяной эквивалент kF и площадь поверхности F теплообмена теплообменного аппарата:

,

где и коэффициенты теплоотдачи в трубном и межтрубном пространстве. Принимаем = 1200 для нефти и =1500 для керосина . -пренебрегаем.

Определим расчетную площадь поверхности теплообмена:

2. Предварительный выбор теплообменного аппарата по каталогу.

а) Выбираем теплообменник с неподвижными трубчатыми решетками.

б) По значениям вязкости теплоносителей и термических загрязнений направляем воду в трубное, а масло МС в межтрубное пространство.

в) По диапазону площадей проходных сечений трубного и межтрубного пространства, а также по величине расчетной площади поверхности теплообмена, предварительно выбираем шестиходовой аппарат с площадью теплообмена с трубами длинной 3 м.

Конструктивные характеристики выбранного аппарата.

Диаметр кожуха , мм Наружный Внутренний	630 600
Наружный диаметр теплообменных труб , мм	20
Число ходов по трубам,	6
Площади проходного сечения одного хода:
По трубам ,	0,9·10-2
В вырезе перегородки ,	3,7·10-2
Между перегородками ,	4,8·10-2

3. Расчет коэффициентов теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке α₁ и от стенки к холодному теплоносителю α₂ , термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений .

Рассчитаем и .

где Re, Pr - числа подобия теплоносителя, движущегося в трубах ТА, при среднеарифметической температуре потока. Prc – число Прандтля теплоносителя, движущегося в теплообменных трубах ТА при средней температуре стенки труб.

- коэффициент теплопроводности теплоносителя, движущегося в трубах ТА. и - наружный диаметр и толщина стенки теплообменных труб.

Средняя скорость теплоносителя в трубном пространстве:

Число Рейнольдса:

- Вязкостно-гравитационное движение

Из таблицы определяем следующие константы:

C=0,15; j=0,33; y=0,43; i=0,1;

Определим воды из таблицы при :

Подставим:

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи теплоносителя в межтрубном пространстве:

,

где значения коэффициентов С, Сz, C1, m, n выбираются из таблицы в зависимости от расположения труб в пучке и значения числа Рейнольдса:

Выберем расположение труб в пучке в виде квадрата.

Вычислим среднюю скорость теплоносителя в межтрубном пространстве:

Посчитаем число Рейнольдса:

Выбираем коэффициенты:

m=0,6; n=0,36; C1=0,36

Из таблицы 2-7: C=0,731; Cz=0,843.

Рассчитаем

Уточняем k:

Уточняем F_расч.:

;

5. Окончательный выбор теплообменника:

Диаметр кожуха , мм Наружный Внутренний	630 600
Наружный диаметр теплообменных труб , мм	25
Число ходов по трубам,	4
Площади проходного сечения одного хода:
По трубам ,	1,8·10-2
В вырезе перегородки ,	4,0·10-2
Между перегородками ,	4,5·10-2

Площадь поверхности теплообменника равна 49 м², Длина трубы

l = 3 м.