Классификация та по назначению и конструкции По назначению

Теплообменники Т

Охладители X

Конденсаторы К

Испарители И

По конструкции

С неподвижными трубными решетками Н

С температурным компенсатором на кожухе К

С плавающей головкой (узел подвижной труб­ной доски

с крышкой и сборе) П

С U образными трубками У

ТА типов П и У применяют при значительной разности температур стенок кожуха и труб, а также в случае необходимости механической чистки трубного пучка снаружи.

Элементы конструкции стандартных ТА существенно зависят от диа­метра кожуха.

Рис.1-Кожухотрубчатые теплообменные аппараты:

а — ТН- теплообменники с неподвижными решетками, с жестким кожухом в жестко закреплен­ный и трубными решетками; б — ТК- теплообменники с температурным компенсатором на кожу­хе с жестко закрепленными трубными решетками; а — ТП- теплообменники с плавающей голов­ной с жестким кожухом и одной жестко закрепленной трубной решеткой; г — ТУ- теплообменники с U-образными теплообменным трубами с жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой.

В данном случае мы имеем теплообменник с латунными трубками, расположенными по вершинам равностороннего треугольника (рис.2):

Основная часть:

1-Тепловой расчет.

1.1 Средняя температура теплоносителей:

и

1.2 Находим физические параметры воды и конденсата по средней температуре, [ 3 ], табл. № 5:

Наименование и обозначение величины	Размерность	Вода (=116.5)	Конденсат (=)
1. Теплоемкость, сp		4.235	4.268
2. Плотность, p		950	934.28
3. Коэффициент теплопроводности, λ		68.54*10-2	68.56*10-2
4. Коэффициент кинематической вязкости, υ		0.265*10-6	0.223*10-6
5. Число Прандтля, Pr	_______	1,52	1.3

1.3Тепловая мощность теплообменника:

1.4Массовый расход конденсата:

,

1.5 Число трубок одного хода воды:

,

1.6 Внутренний диаметр корпуса теплообменника:

S– шаг между трубками,

z– число ходов воды в

теплообменнике,

ψ – коэффициент заполнения,

трубками корпуса теплообменника.

Округлим по ГОСТу до стандартного значения (методические указания, стр. 10): до 1200 мм.

1.7 Определяем по найденному уточненному диаметру корпуса – уточненное число труб одного хода:

,

где: ,- толщина стенки корпуса

1.8 Уточненная площадь проходного сечения одного хода

воды:

,

=0,165м²

1.9 Уточненная скорость воды:

,

=1.59

1.10 Площадь проходного сечения конденсата :

,

=0.624

1.11 Уточненная скорость конденсата:

,

=0.265

1.12 Коэффициент теплоотдачи со стороны воды:

1.12.1 Число Рейнольдса:

=126000

2300<Re– следовательно со стороны воды турбулентный режим движения

1.12.2 Число Нуссельта:

=128 , отсюда:Pr_c=1.382

Для турбулентного режима:

=309.77

1.12.3 Коэффициент теплоотдачи воды:

,

= 10110.3

1.13 Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсата:

1.13.1 Число Рейнольдса:

,

где: ==0,097

а ==6785.54 мм

=110321.89

2300<R– следовательно со стороны воды турбулентный режим движения

1.13.2 Число Нуссельта:

Pr_c=1.382;

Для турбулентного режима:

=250.45

1.13.3 Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсата:

,

= 1770.2

1.14 Определим коэффициент теплопередачи теплообменного

аппарата:

,

Где: -термическое сопротивление отложений на

поверхности трубок со стороны воды [1],таблица № 3;

-термическое сопротивление отложений на стенках труб со стороны конденсата;

- коэффициент теплопроводности для стали

1.15 Определим средний температурный напор:

Схема движения – противоток.

t

, отсюда

следует, что определяется следующим образом:

1.16 Определим поверхность теплообменного аппарата:

1.17 Определим протяженность труб в теплообменном аппарате:

1.18 Определим число секций в теплообменнике:

2-Гидравлический расчет.

вода конденсат

2.1

вых.конд-та Вых.воды

2.2 Определим гидравлическое сопротивление со стороны воды:

2.2.1 Сопротивление трения

где: -коэффициент сопротивления трения движущегося потока

воды о стенки труб, см [1]

2.2.2Местные сопротивления:

,

где:

, и - находятся по метод. указаниям [1], табл.4

, [Па]

2.2.3 Суммарное гидравлическое сопротивление со стороны воды:

, [Па]

2.3 Гидравлическое сопротивление со стороны конденсата:

2.3.1 Сопротивление трения:

, [Па]

2.3.2 Местные сопротивления:

, [Па]

где:

, и - находятся по метод. указаниям [1], табл.4

2.3.3 Суммарное гидравлическое сопротивление со стороны

конденсата:

, ,

2.4 Расчет мощности насоса:

2.4.1 Мощность насоса для прокачки воды:

,

где: - КПД насоса воды, примем его 0.9

2.4.2 Мощность насоса для прокачки конденсата:

,

где : - КПД насоса конденсата, принимаем его 0.8

3-Технико-экономический расчет.

Исходные данные к технико-экономическому расчету:

Величина

Значение

Размерность

T 2года

t_п 3 мес.

710 ч.

Ц_т.э.700

P_F0.4 [ - ]

P_m0.7 [ - ]

Ц_н 15000

Ц_G120000

8.5

Ц_э.э.2.5

Ц_в12

500

P_a0.08 [ - ]

λ_ст93

E0.1 [ - ]

3.1 Доходы от внедрения техники:

0 t_nt_n+1T

срок окупаемости

где: R_T– доходы от использования теплообменника в практике наt-ом

шаге расчета.

а_t – коэффициент дисконтирования[~]

,

где: Q– тепловая мощность теплообменника , [кВт]

- число часов работы теплообменника на t-ом шаге [ч],

принимается 710

Ц_т.э. – стоимость одной гигакалории тепловой энергии,

Ц_т.э = 700

,

где: E– норма дохода на капитал,E=0,1;

t– порядковый номер расчетного шага;

R_{T =}R_t(α₄+α₅+α₆+α₇+α₈+α₉+α₁₀+α₁₁+α₁₂+α₁₃+α₁₄+α₁₅+α₁₆+α₁₇+α₁₈+α₁₉+α₂₀+

+α₂₁+α₂₂+α₂₃+α₂₄) = 6.49 = 32306182.7357

3.2 Необходимые затраты:

,

где:

–производственные затраты на изготовление, монтаж, пуск и наладку теплообменника за период одного расчетного шага t, [руб.];

–эксплуатационные затраты для обслуживания теплообменника за период одного расчетного шага t, [руб.];

t_n+1 – текущий расчетный шаг;

, [руб.]

где:

p_F – коэффициент, учитывающий производственных затрат за счет трубных решеток, межтрубных перегородок, корпуса теплообменника, камер, соединительных фланцев и патрубков, p_F = 0.4 – для латунных труб

p_м – коэффициент монтажных затрат, принимается: p_м=0,8;

F – площадь теплообменной поверхности теплообменника;

Ц_F – стоимость 1 м² теплообменной поверхности;

–суммарная мощность водяного и конденсаторного насоса;

Ц_н – стоимость 1 кВт установленной мощности насосов и

электродвигателей;

Ц_н = 15000 руб./кВт;

, [руб./м²]

где: – стоимость 1 тоны поверхности теплообмена;=120000 руб./т;

–удельный вес 1м³ поверхности теплообмена теплообменной

поверхности; =8,5 т/м³;

F – площадь теплообменной поверхности теплообменника

, [руб.]

, [руб.]

3.3 Определим экономический эффект:

,[руб]

32306182.7357-608302612.2182= - 575996432.4825