Додаток г Алгоритм розрахунку виносного теплообмінника

1. Програма теплового розрахунку теплообмінника

CLS

OPEN "c:\teplo1.txt" FOR OUTPUT AS #1

'Давления в аппарате

Pt = 30: Pm = 30

'Расстояние между трубками

tt = .017

'Массовые расходы теплоносителей

mg = 37.6

mh = 37.6

'Мольные расходы теплоносителей

uh = 70.11

ug = 79.21

'Концентрации теплоносителей

a1 = .028

a2 = .192

'Начальная температура холодного теплоносителя

t11 = 35

'Конечеая температура холодного теплоносителя в первом приближении

t12 = 185,5

'Конечная температура гарячего теплоносителя

th = 65

'Начальная температура гарячего теплоносителя

th2 = 210

'Высота проходного сечения межтрубного пространства

hn = .64

DEF fnc2 (t, c) = (3.385148 + 7.466386E-02 * c - 2.860758E-03 * c ^ 2 + 7.927979E-04 * t - 4.596554E-04 * c * t + 1.707478E-05 * t * c ^ 2 - 8.930671E-07 * t ^ 2 + 5.633727E-07 * t ^ 2 * c - 2.216021E-08 * t ^ 2 * c ^ 2) * 1000

DEF fnla2 (t, c) = (970.5798 + 1.731223 * c + .176437 * c ^ 2 + 2.125481 * t + .215597 * c * t - .188884 * c ^ 2 * t - 3.949857E-04 * t ^ 2 - 6.791743E-04 * c * t ^ 2 + 5.350655E-05 * c ^ 2 * t ^ 2) * .0001

DEF fnmj2 (t, c) = (1837.506 - 40.59476 * c + 1.507156 * c ^ 2 + 1.548409 * t + .19233 * c * t - 4.712997E-03 * c ^ 2 * t + 2.525072E-03 * 6 - 3.551515E-04 * c * t ^ 2 + 5.197373E-06 * c ^ 2 * t ^ 2) * 1E-08

DEF fnc1 (t, c) = (3.385148 + 7.466386E-02 * c - 2.860758E-03 * c ^ 2 + 7.927979E-04 * t - 4.596554E-04 * c * t + 1.707478E-05 * t * c ^ 2 - 8.930671E-07 * t ^ 2 + 5.633727E-07 * t ^ 2 * c - 2.216021E-08 * t ^ 2 * c ^ 2) * 1000

DEF fnla1 (t, c) = (970.5798 + 1.731223 * c + .176437 * c ^ 2 + 2.125481 * t + .215597 * c * t - .188884 * c ^ 2 * t - 3.949857E-04 * t ^ 2 - 6.791743E-04 * c * t ^ 2 + 5.350655E-05 * c ^ 2 * t ^ 2) * .0001

DEF fnmj1 (t, c) = (1837.506 - 40.59476 * c + 1.507156 * c ^ 2 + 1.548409 * t + .19233 * c * t - 4.712997E-03 * c ^ 2 * t + 2.525072E-03 * 6 - 3.551515E-04 * c * t ^ 2 + 5.197373E-06 * c ^ 2 * t ^ 2) * 1E-08

DEF fnAm (P, t) = .9928 + .000756 * 10.2 * P + .00367 * t + 1.37E-07 * 10.2 * P * t

tc2 = (th2 + th) / 2

tc1 = (t12 + t11) / 2

Q = mg * fnc2(tc2, a2) * (th2 - th)

t12 = t11 + Q / (fnc1(tc1, a1) * mh)

dtm = th2 - t12

dtb = th - t11

IF dtm > dtb THEN SWAP dtm, dtb

dtc = (dtb - dtm) / LOG(dtb / dtm)

tc1 = (t11 + t12) / 2

tc2 = tc1 + dtc

ug = ug * .1 * fnAm(Pt, tc2) / Pt

uh = uh * .1 * fnAm(Pm, tc1) / Pm

ro = mh / ug

la = fnla2(tc2, a2)

c = fnc2(tc2, a2)

mj = fnmj2(tc2, a2)

'Внешний диаметр трубок

dz = .012

'Вннутренний диаметр трубок

dv = .09

'Толщина трубок

del = .0015

'Коэффициент теплопередачим принятый в первом приближении

k = 1000

'Принята длина трубок

ltr = 10

a1: F = Q / (dtc * k)

ftr = 3.141 * dz * ltr

ntr = F / ftr

ntr = INT(ntr + 1)

PRINT "Расчетное количество трубок Ntr="; ntr

aa = (3 + SQR(9 + 12 * (ntr - 1))) / 6

aa = INT(aa)

Dtr = tt * (2 * aa - 1)

PRINT "Диаметр трубного пучка D="; Dtr

INPUT "Принимаем внутренний диаметр кожуха D"; D

w2 = ug / ((3.14 * dv ^ 2 / 4) * ntr)

Re2 = w2 * dv * ro / mj

Pr2 = mj * c / la

Nu2 = .021 * Re2 ^ .8 * Pr2 ^ .43

alf2 = Nu2 * la / dv

ro1 = mh / uh

la1 = fnla1(tc1, a1)

c1 = fnc1(tc1, a1)

mj1 = fnmj1(tc1, a1)

l = 2 * SQR(2 * hn * (D / 2) - hn ^ 2)

n = 2 * aa - INT((hn - D / 2) / (tt * SIN(3.141 / 3)))

fmtr = (l - dz * n) * h

w1 = uh / fmtr

Re1 = w1 * dz * ro1 / mj1

Pr1 = mj1 * c1 / la1

IF Re1 < 1000 THEN Nu1 = .336 * Re1 ^ .5 * Pr1 ^ .36 ELSE Nu1 = .132 * Re1 ^ .65 * Pr1 ^ .36

alf1 = Nu1 * la1 / dz

k1 = 1 / (1 / alf1 + del / 46.5 + 1 / alf2)

IF ABS(k1 - k) < .01 THEN GOTO a2

k = k1

GOTO a1

a2: F = Q / (dtc * k1)

PRINT #1, "Разницы температур:"

PRINT #1, "Большая -"; dtb; "град, С"

PRINT #1, "Меньшая -"; dtm; "град, С"

PRINT #1, "Средняя -"; dtc; "град, С"

PRINT #1, "Средняя температура теплоносителя в трубном пространстве tc2="; tc2; "град, С"

PRINT #1, "Средняя температура теплоносителя в межтрубном пространстве tc1="; tc1; "град,С"

PRINT #1, "Теплофизические свойства теплоносителей"

PRINT #1, " ", "Холодного", "Горячего"

PRINT #1, "теплоемкость ", c1, c, "Дж/кг*К"

PRINT #1, "теплопроводность", la1, la, "Вт/м*К"

PRINT #1, "Вязкость динам. ", mj1 * 1000000!, mj * 1000000!, "Па*с*10^6"

PRINT #1, "Тепловая энергия, которой обменялись теплоносители Q="; Q; "Вт"

PRINT #1, "Расчет коэффициента теплопередачи"

PRINT #1, "Расчет коэффициента теплоотдачи alf2"

PRINT #1, "Количество теплообменных трубок n="; ntr

PRINT #1, "Объемный расход горячего теплоносителя ug="; ug; "м^3/c"

PRINT #1, "Значение плотности горячего теплоносителя ro2="; ro; "кг/м^3"

PRINT #1, "Проходное сечение трубного пространства ftr="; ftr; "М^2"

PRINT #1, "Скорость движения горячего теплоносителя w2="; w2; "м/c"

PRINT #1, "Критерий рейнольдса в трубном пространстве Re2="; Re2

PRINT #1, "Критерий Прандтля в трубном пространстве Pr2="; Pr2

PRINT #1, "Критерий Нуссельта в трубном пространстве Nu2="; Nu2

PRINT #1, "Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности трубок alf2="; alf2; "Вт/м2*К"

PRINT #1, "Расчет коэффициента теплоотдачи alf1"

PRINT #1, "Количество теплообменных трубок n="; ntr

PRINT #1, "Объемный расход холодного теплоносителя uh="; uh; "м^3/c"

PRINT #1, "Значение плотности холодного теплоносителя ro1="; ro1; "кг/м^3"

PRINT #1, "Проходное сечение межтрубного пространства fmtr="; fmtr; "М^2"

PRINT #1, "Скорость движения холодного теплоносителя w1="; w1; "м/c"

PRINT #1, "Критерий рейнольдса в межтрубном пространстве Re1="; Re1

PRINT #1, "Критерий Прандтля в межтрубном пространстве Pr1="; Pr1

PRINT #1, "Критерий Нуссельта в межтрубном пространстве Nu1="; Nu1

PRINT #1, "Коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности трубок alf1="; alf1; "Вт/м2*К"

PRINT #1, "Коэфициент теплопередачи k="; k1; "Вт/м^2*К"

PRINT #1, "Поверхность теплообмена F="; F; "м^2"

PRINT #1, "Длина трубок L="; ltr; "м"

END

Результати програми

Разницы температур:

Большая - 35 град, С

Меньшая - 34.07678 град, С

Средняя - 34.53633 град, С

Средняя температура теплоносителя в трубном пространстве tc2= 137.4979 град,С

Средняя температура теплоносителя в межтрубном пространстве tc1= 102.9616 град,С

Теплофизические свойства теплоносителей

Холодного Горячего

теплоемкость 3458.24 3481.483 Дж/кг*К

теплопроводность .1185689 .1258007 Вт/м*К

Вязкость динам. 19.96261 20.46453 Па*с*10^6

Тепловая энергия которой обменялись теплоносители Q= 1.898105E+07 Вт

Расчет коэффициента теплопередачи

Расчет коэффициента теплоотдачи alf2

Количество теплообменных трубок n= 709

Объемный расход горячего теплоносителя ug= .4064007 м^3/c

Значение плотности горячего теплоносителя ro2= 92.51952 кг/м^3

Проходное сечение трубного пространства ftr= .78525 М^2

Скорость движения горячего теплоносителя w2= 2.852322 м/c

Критерий рейнольдса в трубном пространстве Re2= 206324.1

Критерий Прандтля в трубном пространстве Pr2= .5663478

Критерий Нуссельта в трубном пространстве Nu2= 293.5521

Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности трубок alf2= 2308.065 Вт/м2*К

Расчет коэффициента теплоотдачи alf1

Количество теплообменных трубок n= 709

Объемный расход холодного теплоносителя uh= .3336158 м^3/c

Значение плотности холодного теплоносителя ro1= 112.7045 кг/м^3

Проходное сечение межтрубного пространства fmtr= .134 М^2

Скорость движения холодного теплоносителя w1= 2.48967 м/c

Критерий рейнольдса в межтрубном пространстве Re1= 351403.3

Критерий Прандтля в межтрубном пространстве Pr1= .5822394

Критерий Нуссельта в межтрубном пространстве Nu1= 437.3047

Коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности трубок alf1= 2074.03 Вт/м2*К

Коэффициент теплопередачи k= 987.9561 Вт/м^2*К

Поверхность теплообмена F= 556.2966 м^2

Длина трубок L= 10 м