Глава 2 Расчет и компоновка теплообменных аппаратов

2.1. Примеры расчета сложного теплообмена

1. Парогенерирующий пучок П, который изображен на рис. 2.1, представляет из себя ряд змеевиков, параллельно присоединенных к входному и выходному коллектору Кʹ и Кʺ.

В нашем случае парогенерирующий пучок имеет шахматную структуру.

Рис. 2.1. Парогенерирующий пучок

2. Данные для расчета о компоновки пучка следующие: Р=3,68 бар; мм; = 2,5; = 1,25 мм; ₂ = 9 м/с; t'_г=520 °C; t"_г = 280 °C; = 0,9 м/с .

3. Количество пара G_п, кг/с, с параметрами р, t, получаемое в парогенерирующему пучке, ранее найдено из теплового баланса теплообменника Т. Такое же количество конденсата G_к поступает из теплообменника Т во входной коллектор К'. G_к = G_п= 6,002 кг/с.

4. Количество теплоты, затраченное , если коэффициент теплоотдачи отнести к средней логарифмической разности температур между жидкостью и стенкой.

Дано: , d = 16 мм, l = 2,1 м, , , . Найти: , ?

Решение. , где средняя логарифмическая разность температур между жидкостью и стенкой

;

;

.

Ответ: ; .

Задача 2.2.3. Вычислить среднее значение коэффициента теплоотдачи и количество тепла, отдаваемое с поверхности пластины, омываемой продольным потоком воздуха.

Скорость и температура набегающего потока равны соответственно и . Температура поверхности пластины . Длина пластины вдоль потока , а ее ширина .

Расчет произвести в предложении, что на всей длине пограничный слой является турбулентным.

Дано: , , , , .

Найти: ?, ?

Решение:

1. Определяем площадь поверхности пластины:

.

2. При определяем теплофизические свойства воздуха [1, табл. 9]

; ;

; , .

3. Определяем число Рейно – режим движения в пограничном слое на пластине турбулентный.

4. Определяем скорость звука

,

где k = 1,4 – показатель адиабаты, R = 287 – постоянная газовая для воздуха;

.

5. Определяем число Маха .

6. Значение теплоотдачи в воздушном потоке высокой дозвуковой скорости при и можно вычислить по формуле [1, стр. 70]:

.

7. Определим адиабатическую температуру стенки:

,

где коэффициент восстановления для продольно обтекаемой пластины при турбулентном пограничном слое можно определить по формуле

.

8. Определяем тепловой поток:

.

Ответ: ; .

2.3. Пример индивидуального задания по тепломассообменному оборудованию предприятий “ Расчет и эскизное проектирование теплообменных установок и аппаратов ” (Вариант № 5) Содержание

2.3.1. Введение. Общая классификация и характеристика рекуперативных трубчатых теплообменников. Анализ достоинств и недостатков рассчитываемого типа парожидкостного кожухотрубчатого теплообменника

2.3.2. Расчет и компоновка парожидкостного кожухотрубчатого теплообменника

2.3.3. Расчет и компоновка парогенерирующего пучка труб

2.3.4. Основные выводы по работе

Список использованной литературы

Задание на индивидуальное домашнее задание по тепло- и массообмену

Выполнить расчет и эскизное проектирование теплообменной установки.

Исходные данные:

1. По теплообменнику Т

   1. Тип теплообменника – рекуперативный, трубчатый, парожидкостный, вертикальный.

   2. Трубный пучок: размещение трубок в трубной доске по вершинам равносторонних треугольников, сторона которых, , а  . При этом . Трубки стальные с размерами .

   3. Нагреваемый теплоноситель – масло МТ, температура на входе , на выходе , производительность кг/ч, средняя скорость в трубках м/с.

   4. Греющий теплоноситель – водяной пар , , поступающий из парогенерирующего пучка труб П.

2. По парогенерирующему пучку труб П.

1. Парогенерирующий пучок: шахматный; трубки стальные с размерами мм; скорость конденсата на входе в трубки змеевиков пучка м/с; шаги пучка , .

2. Греющий теплоноситель – продукты сгорания твердого топлива; температура на входе в пучок , на выходе из пучка , средняя скорость продуктов сгорания в узком сечении пучка м/с.

3. Внутренние диаметры трубопроводов принять, исходя из допустимых скоростей в них: конденсата и пара . Трубопроводы теплоизолированы, теплопотери в них пренебрежимо малы.

4. Пояснение к схеме установки.

В парожидкостном кожухотрубчатом теплообменнике Т масло МК, технологические параметры и теплофизические свойства (ТФС), которой отмечены подстрочным индексом 2, в количестве G₂, кг/час, должна быть нагрета от температуры до за счет теплоты конденсации пара заданных параметров P, x.