- •Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
- •Содержание
- •Введение
- •1. Описание типов теплообменных аппаратов
- •1.1.Общая классификация тоа
- •1.2. Схемы движения теплоносителей
- •1.3. Типы взаимодействий между потоками
- •1.4. Варианты изменений температур теплоносителей
- •1.5. Основные типы теплообменных поверхностей
- •2.Материалы основных деталей тоа
- •3.Основы теплового расчета тоа
- •Конструктивный расчет и компоновка тоа
- •4.1.Распределение теплоносителей в тоа и их скорости
- •4.2. Разбивка трубок и некоторые конструктивные параметры трубного пучка
- •4.3.Коэффициент заполнения трубной доски
- •4.4.Определение основных конструктивных размеров тоа
- •5.Гидромеханический расчет тоа
- •6.Термодинамическая эффективность тоа
- •7.Примеры расчетов тоа
- •Список литературы
- •Приложения
Список литературы
Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача.- М.: Энергоиздат, 1981 - 416с, ил.
Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.- М. * Энергия, 1973. - 319 с., ил.
Арнольд Л.В., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высш.школа, 1979,-446 с., ил. +прил.
Кириллин В.А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика.- М.: Наука, 1979, - 512 с, ил.
Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках.- М.: Наука, 1982, - 472 с., ил.
Краснощекое Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче.- М.: Энергия, 1980. - 288 с, ил.
Копачинский П.А., Тараскин В.П. Судовые охладители и подогреватели жидкостей.- Л.: Судостроение, 1968. 244с, ил.
Справочник по теплообменникам: В2т.Т.1/С74 Пер. с англ., под ред. Б. С.Петухова, В.К.Шикова. - М.: Энергоатомиздат, 1987 - 560с., ил.
Маслов A.M. Аппараты для термообработки высоковязких жидкостей.-Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ние, 1980.- 208с.
10. Ю.Вуканович М.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара.- М.-Л.: Энергия, 1965.- 400с.
Приложения
Таблица 1.
Соотношения между единицами измерения систем МКГСС и
международной системой единиц (Си).
|
Величина |
Соотношение между единицами |
|
сила |
1 кгс = 9,81 Н |
|
давление |
1 кгс/см2= 98066,5 Па |
|
|
1 кгс/м2= 9,80665 Па |
|
|
1 мм вод. ст. = 9,81 Па |
|
|
1 бар = 100000 Па |
|
энергия |
1 ккал = 4,187 кДж |
|
удельный вес |
1 кгс/см3= 9,81 Н/м3 |
|
плотность |
1 кгс·с2/м4= 9,81 кг/м3 |
|
коэффициент динамической вязкости |
1 кгс·с /м2= 9,81 Па·с |
|
теплоемкость |
1 ккал/(кгс· ºС)=4,187 кДж/(кг·К) |
|
энтальпия, теплота фазового перехода |
1 ккал/кгс=4,187Дж/кг |
|
тепловой поток |
1 ккал/ч=1,163Вт |
|
плотность теплового потока |
1 ккал/(м2·ч)=1,163Вт/м2 |
|
объемная плотность теплового потока |
1 ккал/(м3·ч)=1,163Вт/м3 |
|
коэффициент теплопроводности (теплопередачи) |
1 ккал/(м·ч·ºС)=1,163Вт/(м·К) |
|
коэффициент теплоотдачи |
1 ккал/(м2·ч·ºС)=1 Вт/(м2·К) |
|
коэффициент излучения |
1 ккал/(м2·ч·К4)=1,163Вт/(м2·К4) |
Таблица 2.
Физические параметры воды на линии насыщения [3].
|
Темпе-ратура t, ºС |
Плотность ρ, кг/мЗ |
Удельная теплоемкость при постоянном давлении Ср, кДж/(кг·К) |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м·К) |
Коэффициент кинематической вязкости ν · 106 ,м2/с |
Число Прандтля Рr |
|
0 |
999.9 |
4.212 |
0.551 |
1.789 |
13.67 |
|
20 |
9998.2 |
4.183 |
0.600 |
1.006 |
7.02 |
|
40 |
992.2 |
4.174 |
0.635 |
0.659 |
4.31 |
|
60 |
983.2 |
4.178 |
0.660 |
0.478 |
2.98 |
|
80 |
971.8 |
4.195 |
0.676 |
0.366 |
2.21 |
|
100 |
968.4 |
4.220 |
0.683 |
0.291 |
1.75 |
|
120 |
943.1 |
4.250 |
0.687 |
0.252 |
1.47 |
|
140 |
926.1 |
4.287 |
0.686 |
0.216 |
1.25 |
|
160 |
907.4 |
4.346 |
0.684 |
0.191 |
1.11 |
|
180 |
886.9 |
4.417 |
0.676 |
0.173 |
1.00 |
|
200 |
863.0 |
4.505 |
0.664 |
0.158 |
0.93 |
Таблица 3.
Физические свойства масла МС-20 в зависимости от температуры [6]
|
t, ºС |
ρ, кг/м3 |
Ср, кДж/(кг·К) |
λ, Вт/(м·К) |
ν ·10 6 м2/с |
Рr |
|
0 |
903.6 |
1.980 |
0.135 |
— |
— |
|
20 |
892.3 |
2.043 |
0.134 |
1125 |
15400 |
|
40 |
881.0 |
2.106 |
0.131 |
276 |
3890 |
|
60 |
869.6 |
2.165 |
0.129 |
91.9 |
1340 |
|
80 |
858.3 |
2.227 |
0.127 |
39.2 |
588 |
|
100 |
847 |
2.290 |
0.126 |
203 |
315 |
|
120 |
835.7 |
2.353 |
0.123 |
12.1 |
193 |
Таблица 4.
Физические свойства масла МК в зависимости от температуры [6]
|
t, ºС |
ρ, кг/м3 |
Ср, кДж/(кг·К) |
λ, Вт/(м·К) |
ν ·10 6 м2/с |
Рr |
|
10 |
911 |
1.645 |
0.151 |
3883 |
39000 |
|
20 |
903 |
1.712 |
0.1485 |
1514 |
15800 |
|
40 |
887.5 |
1.804 |
0.1437 |
342 |
3810 |
|
60 |
871.5 |
1.897 |
0.1389 |
110.6 |
1320 |
|
80 |
856 |
1.989 |
0.134 |
46.6 |
591 |
|
100 |
840.7 |
2.081 |
0.129 |
24 |
327 |
|
120 |
825 |
2.173 |
0.124 |
13.4 |
193.5 |
Таблица 5.
Физические параметры котельного топлива М40 в зависимости от температуры [7]
|
t, ºС |
ρ, кг/м3 |
Ср, кДж/(кг·К) |
λ, Вт/(м·К) |
ν ·10 6 м2/с |
Рr |
|
10 |
964.7 |
1.758 |
0.1214 |
|
|
|
20 |
959 |
1.792 |
0.1208 |
4500 |
6400 |
|
40 |
947.7 |
.1.863 |
0.1194 |
650 |
9600 |
|
60 |
936.3 |
1.934 |
0.1182 |
170 |
2600 |
|
80 |
925 |
1.997 |
0.1169 |
60 |
945 |
|
100 |
913.6 |
2.068 |
0.1155 |
27 |
440 |
Таблица 6.
Физические свойства трансформаторного масла в зависимости от температуры [6].
|
t, ºС |
ρ, кг/м3 |
Ср, кДж/(кг·К) |
λ, Вт/(м·К) |
ν ·10 6 м2/с |
Рr |
|
0 |
892.5 |
1.549 |
0.1123 |
70.5 |
866 |
|
20 |
880.3 |
1.666 |
0.1106 |
22.5 |
298 |
|
40 |
868.2 |
1.788 |
0.1090 |
10.3 |
146 |
|
60 |
856 |
1.905 |
0.1072 |
5.78 |
87 |
|
80 |
843.9 |
2.026 |
0.1056 |
3.66 |
59.3 |
|
100 |
831.8 |
2.144 |
0.1038 |
2.56 |
43.9 |
|
120 |
819.6 |
2.261 |
0.1022 |
1.92 |
34.9 |
Таблица 7.
Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы «Расчет теплообменного аппарата»
|
№ пп |
Наименование величины |
№ варианта ( последняя цифра шифра) | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | ||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
1 |
Тип и назначение ТОА |
Кожухотрубный водонагреватель | |||||||||
|
2 |
Параметры горячего теплоносителя: |
Вода | |||||||||
|
Вид теплоносителя | |||||||||||
|
Температура на входе в ТОА t'1, ºС |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
95 | |
|
Температура на выходе в ТОА t''1, ºС |
35 |
45 |
50 |
55 |
60 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 | |
|
Расход теплоносителя G, т/ч |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 | |
|
3 |
Параметры холодного теплоносителя: |
Вода | |||||||||
|
Вид теплоносителя | |||||||||||
|
Температура на входе в ТОА t'2, ºС |
8 |
15 |
20 |
25 |
18 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 | |
|
Температура на выходе в ТОА t''2, ºС |
20 |
30 |
35 |
40 |
50 |
30 |
35 |
40 |
50 |
55 | |
|
4 |
Характеристики поверхности теплообмена |
Прямые |
U- образные | ||||||||
|
Тип трубок | |||||||||||
|
Материал трубок |
сталь нерж. |
латунь |
медь |
мельхиор |
бронза |
сталь нерж. |
латунь |
медь |
мельхиор |
бронза | |
|
Размеры трубок |
10х1 |
12х1 |
14х1 |
16х2 |
12х2 |
12х2 |
16х2 |
14х1 |
12х1 |
10х1 | |
Таблица 8.
Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы «Расчет теплообменного аппарата»
|
№ пп |
Наименование величины |
№ варианта ( последняя цифра шифра) | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | ||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
1 |
Тип и назначение ТОА |
Кожухотрубный маслоохладитель | |||||||||
|
2 |
Параметры горячего теплоносителя: |
Масло трансформаторное |
МС - 20 |
МК | |||||||
|
Вид теплоносителя | |||||||||||
|
Температура на входе в ТОА t'1, ºС |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
95 | |
|
Температура на выходе в ТОА t''1, ºС |
35 |
45 |
50 |
55 |
60 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 | |
|
Расход теплоносителя G, т/ч |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 | |
|
3 |
Параметры холодного теплоносителя: |
Вода | |||||||||
|
Вид теплоносителя | |||||||||||
|
Температура на входе в ТОА t'2, ºС |
8 |
15 |
20 |
25 |
18 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 | |
|
Температура на выходе в ТОА t''2, ºС |
12 |
22 |
34 |
42 |
35 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 | |
|
4 |
Характеристики поверхности теплообмена |
U- образные |
Прямые | ||||||||
|
Тип трубок | |||||||||||
|
Материал трубок |
бронза |
медь |
мельхиор |
сталь нерж. |
латунь |
медь |
сталь нерж. |
мельхиор |
латунь |
бронза | |
|
Размеры трубок |
10х1 |
12х1 |
14х1 |
16х2 |
12х2 |
14х1 |
12х1 |
10х1 |
16х2 |
12х2 | |
Таблица 9.
Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы «Расчет теплообменного аппарата»
|
№ пп |
Наименование величины |
№ варианта ( последняя цифра шифра) | ||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 | |
|
1 |
Тип и назначение ТОА |
Кожухотрубный паровой подогреватель воды | ||||||||||
|
2 |
Параметры горячего теплоносителя: |
Перегретый пар | ||||||||||
|
Вид теплоносителя | ||||||||||||
|
Давление греющего пара Рп, МПа |
0,10 |
0,15 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
0,50 |
0,55 | ||
|
Температура греющего пара tп, ºС |
115 |
160 |
200 |
225 |
235 |
265 |
285 |
290 |
310 |
320 | ||
|
3 |
Параметры холодного теплоносителя: |
Вода | ||||||||||
|
Вид теплоносителя | ||||||||||||
|
Температура на входе в ТОА t'2, ºС |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 | ||
|
Температура на выходе в ТОА t''2, ºС |
75 |
80 |
85 |
90 |
95 |
100 |
105 |
110 |
115 |
120 | ||
|
Расход теплоносителя G, т/ч |
75 |
75 |
95 |
105 |
115 |
125 |
135 |
145 |
155 |
165 | ||
|
4 |
Характеристики поверхности теплообмена |
Прямые |
U- образные | |||||||||
|
Тип трубок | ||||||||||||
|
Материал трубок |
бронза |
мельхиор |
медь |
латунь |
сталь нерж. |
бронза |
медь |
мельхиор |
латунь |
сталь нерж. | ||
|
Размеры трубок |
12х2 |
16х2 |
14х1 |
12х1 |
10х1 |
10х1 |
12х1 |
14х1 |
16х2 |
12х2 | ||