Добавил:

euroduck97 ac3402546@gmail.com Направление обучения: транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов группа ВН (Вечерняя форма обучения) Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Предмет:

Термодинамика и теплопередача

Файл:

Теоретические основы теплотехники 2

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

01.06.2021

Размер:

2.4 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1111

Таблица 1

Расчетные соотношения по определению тепловых потоков, переданных горячим

и полученного холодным

теплоносителями

Типы теплообмен-

Характеристики горячего и холодного

Расчетные соотношения

ных аппаратов

теплоносителей на входе и выходе из ТА

c pm1

( t

) W1

;

Конвективные ТА

Агрегатное состояние теплоносителей в

(нагреватели,

теплообменном аппарате не меняентся

( t

) W

pm 2

холодильники)

где G1 , G2 – массовые расходы горячего и холод-

ного теплоносителей, кг/с; c pm1 , c pm 2 – средние

удельные изобарные теплоемкости горячего и хо-

лодного

теплоносителей,

Дж /( кг К ) ;

–

, t1

температура горячего теплоносителя на входе и

выходе из ТА; W1 , W2

– водяные эквиваленты го-

рячего и холодного теплоносителей,

Вт /

К .

( t1 ts1 )

( ts1

)] ;

Испарители

На входе – перегретый пар, на выходе –

Q1 G1 [ c pm1

c pm1

переохлажденный конденсат

pm 2

( t

) W

где c pm1

, c pm1 – средние удельные изобарные теп-

лоемкости горячего теплоносителя в газообразном

и жидком состоянии,

Дж /( кг К ) ;

ts1 – темпера-

тура конденсации горячего теплоносителя;

–

скрытая теплота парообразования горячего тепло-

носителя, Дж / кг .

101

Продолжение табл. 1

Типы теплообмен-	Характеристики горячего и холодного				Расчетные соотношения
ных аппаратов	теплоносителей на входе и выходе из ТА				Расчетные соотношения
ных аппаратов	теплоносителей на входе и выходе из ТА
				Q1 G1 [ r1			Ж				)] ;
Испарители	На входе – сухой насыщенный пар, на вы-			Q1 G1 [ r1			c pm1 ( ts1 t1				)] ;
Испарители	На входе – сухой насыщенный пар, на вы-
	ходе – переохлажденный конденсат			Q2	G2	c pm 2			) W2	t2 .

							( t2	t2

								Ж
	На входе – влажный насыщенный пар, на			Q1	G1	[ r1 x1 c pm1			( ts1 t1 )] ;
	На входе – влажный насыщенный пар, на
	выходе – переохлажденный конденсат			Q2	G2	c pm 2			) W2	t2 ,

							( t2	t2
		где		– степень сухости влажного насыщенного
		где	x1	– степень сухости влажного насыщенного
		пара – горячего теплоносителя на входе в ТА.
						П
	На входе – перегретый пар, на выходе –			Q1 G1 [ cpm1 ( t1 ts1 ) r1 ] ;
	На входе – перегретый пар, на выходе –
	конденсат при температуре насыщения ts			Q2 G2		c pm 2			) W2		t2 .

							( t2	t2

	На входе – сухой насыщенный пар, на вы-					Q1	G1 r1 ;
	На входе – сухой насыщенный пар, на вы-
	ходе – конденсат при температуре насы-			Q2	G2	c pm 2			) W2	t2 .

	щения ts						( t2	t2
	щения ts

102

Продолжение табл. 1

Типы теплообмен-

Характеристики горячего и холодного

Расчетные соотношения

ных аппаратов

теплоносителей на входе и выходе из ТА

Q G r ( x x ) ;

Испарители

На входе и выходе – влажный насыщен-

ный пар

c pm 2

) W2

t2 ,

( t2

где

– степень сухости влажного насыщенного

пара – горячего теплоносителя на выходе из ТА.

Q G r ( 1 x );

На входе – сухой насыщенный пар, на вы-

c pm 2

) W2

t2 .

ходе – влажный насыщенный пар

( t2

)] ;

На входе – перегретый пар, на выходе –

Q1 G1 [ c pm1

( t1

ts1 ) r1 ( 1 x1

влажный насыщенный пар

pm 2

( t

) W

2 .

c pm1

) W1

;

Конденсаторы

На входе – переохлажденная жидкость, на

( t1

выходе – перегретый пар

Q2 G2 [ c pm 2

c pm 2

ts 2 )] ,

( ts 2 t1 )

( t1

где c pmП

2 , c pmЖ

2 – средние удельные изобарные теп-

лоемкости холодного теплоносителя в газообраз-

ном и жидком состоянии,

Дж /( кг К ) ;

ts 2 – тем-

пература парообразования горячего теплоносите-

ля;

r2 – скрытая теплота парообразования холод-

ного теплоносителя,

Дж / кг .

103

Продолжение табл. 1

Типы теплообмен-	Характеристики горячего и холодного				Расчетные соотношения
ных аппаратов	теплоносителей на входе и выходе из ТА				Расчетные соотношения
ных аппаратов	теплоносителей на входе и выходе из ТА
				Q1	G1 c pm1					t1	;
Конденсаторы	На входе – кипящая жидкость, на выходе –			Q1	G1 c pm1	( t1	t1 ) W1			t1	;
Конденсаторы	На входе – кипящая жидкость, на выходе –
	перегретый пар			Q2 G2 [ r2		П
						П
						c pm 2 ( t1 ts 2 )] .

				Q1	G1 c pm1					t1	;
	На входе – влажный насыщенный пар, на			Q1	G1 c pm1	( t1	t1 ) W1			t1	;
	На входе – влажный насыщенный пар, на
	выходе – перегретый пар						П			ts 2 )] ,
							П	( t1
			Q2 G2 [ r2 ( 1 x2 ) c pm 2					( t1
		где		– степень сухости влажного насыщенного
		где	x2	– степень сухости влажного насыщенного
		пара – холодного теплоносителя на входе в ТА.
				Q1	G1 c pm1					t1	;
	На входе – переохлажденная жидкость, на			Q1	G1 c pm1	( t1	t1 ) W1			t1	;
	На входе – переохлажденная жидкость, на
	выходе – сухой насыщенный пар				Ж
					Ж
				Q2 G2 [ c pm 2 ( ts 2 t1 ) r2 ] .

				Q1	G1 c pm1					t1	;
	На входе – переохлажденная жидкость, на			Q1	G1 c pm1	( t1	t1 ) W1			t1	;
	На входе – переохлажденная жидкость, на
	выходе – влажный насыщенный пар				Ж
				Q2	Ж	( ts 2 t1 ) r2			x2 ] ,
				Q2	G2 [ c pm 2	( ts 2 t1 ) r2			x2 ] ,
		где		– степень сухости влажного насыщенного
		где	x2	– степень сухости влажного насыщенного
		пара – холодного теплоносителя на выходе из ТА.

104

Продолжение табл. 1

Типы теплообмен-	Характеристики горячего и холодного		Расчетные соотношения
ных аппаратов	теплоносителей на входе и выходе из ТА		Расчетные соотношения
ных аппаратов	теплоносителей на входе и выходе из ТА
		Q1	G1	c pm1			W1	t1	;
Конденсаторы	На входе – кипящая жидкость, на выходе –	Q1	G1	c pm1	( t1	t1 )	W1	t1	;
Конденсаторы	На входе – кипящая жидкость, на выходе –
	сухой насыщенный пар			Q2	G2	r2 .
				Q2	G2	r2 .

	На входе – кипящая жидкость, на выходе –	Q1	G1	c pm1			W1	t1	;

	влажный насыщенный пар				( t1	t1 )
	влажный насыщенный пар

				Q2 G2 r2 x2 .

	На входе – влажный насыщенный пар, на	Q1	G1	c pm1	( t1	t1 ) W1		t1 ;
	выходе – сухой насыщенный пар	Q1	G1	c pm1	( t1	t1 ) W1		t1 ;
			Q2 G2 r2
			Q2 G2 r2			( 1 x2 ) .
	На входе – влажный насыщенный пар, на	Q1	G1	c pm1			W1	t1	;

	выходе – влажный насыщенный пар				( t1	t1 )
	выходе – влажный насыщенный пар
			Q2 G2
			Q2 G2		r2 ( x2 x2 ) .

105

Действительная средняя разность температур между теплоносителями для рекуперативных ТА всех типов определяется по соотношению

(7)

где t – коэффициент, учитывающий различие между действительной сред-

ней разностью температур ( m) и средней логарифмической разностью тем-

ператур между теплоносителями при противоточной схеме движения теплоносителей ( mL).

Cредняя логарифмическая разностью температур между теплоносите-

лями для противоточной схемы их движения рассчитывается по уравнению Грасгофа [2, 5]


1		2
1		2

ln	1
ln

	2

(8)

В одноходовых теплообменных аппаратах может осуществляться либо прямоточная, либо противоточная схема движения теплоносителей. Для пря-

моточной схемы индекс противоточности равен p = 0, а при противотоке – p = 1.

Для более сложных схем определение индекса противоточности p вы-

бранного теплообменного аппарата начинается с расчета характеристик, от которых, наряду со схемой движения теплоносителя, зависит значение ин-

декса [2, 8, 9]

R	( t1 t1 )			W2	,
	( t t		)	W
	2	2		1

	( t t		)
PS	2	2		.	(9)
PS	( t	t	)	.	(9)
	( t	t	)
	1	2

По значениям этих характеристик с учетом схемы движения теплоно-

сителей (число ходов по трубному и межтрубному пространству) из графи-

ков определяется коэффициент t (рис. 3, 4, 5) [2, 3, 8, 9].

106

После определения действительной средней разности температур меж-

ду теплоносителями характеристическая разность температур T находится с

использованием метода последовательного приближения из следующего со-

отношения:

		T
m			0,5 T
			0,5 T

	ln	ma
	ln		0,5 T
		ma	0,5 T
		ma

(10)

где ma – средняя арифметическая разность температур между теплоносите-

лями в теплообменном аппарате,

	(t t )		(t t )
ma	1	1	2	2	.	(11)
		2		2

Рис. 26. Зависимость ε t от характеристик R и PS для двухходовых (по трубному пространству) кожухотрубных теплообменных аппаратов

107

Рис. 27. Зависимость ε t от характеристик R и PS для четырехходовых (по трубному пространству) кожухотрубных теплообменных аппаратов

Рис. 28. Зависимость ε t от характеристик R и PS для шестиходовых (по трубному пространству) кожухотрубных теплообменных аппаратов

Значение индекса противоточности для сконструированного или вы-

бранной стандартного теплообменного аппарата при заданных температур-

ных режимах и водяных эквивалентах теплоносителей определяется по урав-

нению Н.И. Белоконя для характеристической разности температур [1, 3]

	( t t		)2 T 2
p	1	2		.	(12)

		4 t1 t2

108

Действительная тепловая мощность сконструированного или выбранного стандартного теплообменного аппарата рассчитывается по формуле Н.И. Белоконя [1, 5]

		2(t		t )
QТА			1		2				,
QТА						k F	W		,
1	1		1		e	k F	W		1
1	1		1		e	ТА		m	1
						ТА		m
W	W		W		e	k F	W	m 1
						k F	W
						ТА
1	2		m

где Wm – приведенный водяной эквивалент теплоносителей,

1	(	1	1	2	4 p		;
W		W	W	)	W	W

m		1	2		1	2

(13)

(14)

FТА – площадь поверхности теплообмена теплообменного аппарата.

Действительные характеристики теплоносителей на выходе из тепло-


обменного аппарата ( t1	, t2	, x1	, x2 ) определяются из уравнения теплового ба-
ланса (1) (табл. 1).
ЛИТЕРАТУРА

1.Белоконь Н.И. Теплопередача при переменных температурах / Труды Московского нефтяного института, № 2. – М.: Гостоптехиздат, 1940.

2.Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергия, 1981. – 417 с.

3.Калинин А.Ф. Расчет и выбор конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата: Методические указания по курсовому проектированию /

2-е издание, переработанное и дополненное. – М.:РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – 82 с.

4.Калинин А.Ф., Головачев В.Л. Расчет и выбор конструкции кожухо-

трубного конденсатора. – М.:ГАНГ, 1996. – 73 с.

109

5.Поршаков Б.П., Бикчентай Р.Н., Романов Б.А. Термодинамика и тепло-

передача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленно-

сти). – М.: Недра, 1987. – 349 с.

6. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов, - 3-е изд., перераб. и доп. / А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов, А.И.

Владимиров, В.А. Щелкунов – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. – 677 с.

7.Романенко П.Н, Обливин А.Н., Семенов Ю.П. Теплопередача. –М.:

Лесная промышленность, 1969. -432 с.

8.Справочник по теплообменникам: в 2 томах. Том 1/С74. Перевод с англ. Под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. –

560с.

9.Справочник по теплообменникам: в 2 томах. Том 2/С74. Перевод с англ. Под ред. О.Г. Мартыненко и др. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 352 с.

110

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 1111

Соседние файлы в предмете Термодинамика и теплопередача

#
01.06.2021512.15 Кб8Заметки.pdf
#
01.06.2021861.7 Кб5Кал план + лит-ра 2.HEIC
#
01.06.20211.1 Mб4Кал план + лит-ра.HEIC
#
01.06.20212.73 Mб37Теоретические основы теплотехники 1.pdf
#
01.06.20212.4 Mб39Теоретические основы теплотехники 2.pdf
#
01.06.20217.08 Mб134Термодинамика и теплопередача в технологических процессах нефтяной и газовой промылшенности.pdf