- •Содержание.
- •Введение.
- •Общие сведения об аппаратах воздушного охлаждения
- •Число ходов по трубному пространству в зависимости от числа рядов труб.
- •- Накатные монометаллические; - накатные биметаллические; - навитые в канавку; - петельно-проволочные; - напрессованные пластинчатые; - навитые с г-образной лентой.
- •0,8 М, а с длиной труб 3 м – двумя.
- •- Вертикальная; - горизонтальная; - шатровая; - зигзагообразная; - замкнутая.
- •Основы теории и тепловой расчет теплообменного аппарата
- •Определение количества теплоты, которое необходимо отвести от горячего теплоносителя.
- •Определение расходов холодного и горячего теплоносителя.
- •2.1. Поверочный расчет теплообменного аппарата
- •2.2. Определение коэффициента теплопередачи
- •3.Порядок расчета аво.
- •, Град. (17)
- •4. Вычисляем среднюю разность температур процесса теплопередачи по уравнению:
- •Значения индексов противоточности перекрестных схем
- •Значения коэффициента а
- •4.Гидравлический расчет аво
- •5.Пример расчета аво для газа.
- •6. Контрольные вопросы.
- •Список литературы.
- •Характеристики аппаратов воздушного охлаждения газа.
- •Аппарат воздушного охлаждения зигзагообразного типа авз:
- •Аппарат воздушного охлаждения типа с двумя вентиляторами.
5.Пример расчета аво для газа.
Исходные данные: Массовый расход кг/с,
температура газа на входе в АВО ,
давление газа ,
температура воздуха на входе в аппарат ,
расход воздуха (производительность вентилятора) м3/с.
Для расчета принимается АВО зигзагообразного типа АВЗ,5
число секций -6 шт. в каждой секции - 8 рядов труб длиной - 6м, которые образуют
один ход со стороны газа;
поверхность теплообмена Нсек=1250м2, Нап=7560м2;
коэффициент оребрения - = 9;
число вентиляторов на один аппарат - 1 шт.
Общий вид АВО типа АВЗ приведен в Прил.7.
Геометрические характеристики оребренных труб следующие:
диаметр оребрения - Dор=49 мм;
наружный диаметр труб - dн=28 мм;
внутренний диаметр труб - dвн=22 мм;
высота ребра - h=10,5 мм;
толщина ребра - =0,85 мм;
шаг ребер- t=3,5 мм;
теплопроводность ребер - Вт/(мК)
В тепловом расчете требуется определить поверхность охлаждения АВО и сравнить с фактической.
Тепловой расчет сводится к совместному решению уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи
,
где - соответственно водяные эквиваленты горячего и холодного
теплоносителей, кДж/с ;
- удельные теплоемкости горячего и холодного
теплоносителей, кДж/(кг0С);
- разности температур горячего и холодного теплоносителей,0С.
;
-начальные температуры горячего и холодноготеплоносителей,0С;
конечные температуры горячего и холодного теплоносителей,0С;
- коэффициент полезного действия теплообменного аппарата (как
правило, в расчетах принимается равным единице);
KH - водяной эквивалент поверхности теплообмена, кВт/0С;
K - коэффициент теплопередачи, кВт/(м2 0С);
Н - поверхность теплообмена, м2;
– средняя разность температур процесса теплопередачи, 0С.
Для газа (метан):
При Р1=5,5МПа, кДж/(кгК); Вт/(мК); м2/с; =38 кг/м3
Для воздуха:
При кг/м3; кДж/(кгК); Вт/(мК); м2/с
На основании данных работающих АВО и справочных рекомендаций охлажденный газ на выходе должен превышать температуру окружающего воздуха на 10-15 0С. Согласно этого принимается t2=20 0C (температура газа выходящего из АВО).
Определяется тепловой поток передаваемый от газа в АВО из уравнения:
кВт
МВт
Определяется температура воздуха выходящего из АВО по уравнению:
0С
Теплоемкость природного газа (метана) принимается из Прил. 3.
Теплоемкость воздуха принимается температуре воздуха (заданой).
Теплофизические свойства газа (метан) и воздуха выбираются при средней температуре соответствующих теплоносителей.
Средняя температура газа:
0С.
Средняя температура воздуха:
0С.
Определяется средняя скорость газа в АВО:
м/с
где - площадь поперечного сечения со стороны газа, м2
Определяется критерий Рейнольдса при движении газа:
При 104 для определения среднего по длине трубок коэффициента теплоотдачи рекомендуется следующее уравнение подобия.
Определяется критерий Нуссельта для газа:
Коэффициент теплоотдачи со стороны газа определяется:
Вт/(м2К)
Вт/(м2К)
Определяется скорость воздуха в узком сечении секции АВО:
м/с
где А - коэффициент, зависящий от типа аппарата и коэффициента
оребрения труб, приведен в табл. 3.2.
V -объемный расход воздуха на АВО, м3/с;
kж= - коэффициент, учитывающий наличие жалюзи.
Определяется критерий Рейнольдса при движении воздуха:
,
где - наружный диаметр трубы, м;
- высота ребра, м;
- шаг ребер, м.
Определяется коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха:
Вт/(м2К)
Вт/(м2К)
Средняя разность температур теплоносителей определяется:
где и - наибольшая и наименьшая разности температур
определяются по уравнениям:
Среднеарифметическая разность температур определяется:
Характеристическая разность температур определяется:
,
где =0,58 - индекс противоточности схемы ТА принимается из
табл.3.1.
в зависимости от числа пересечений n=1 и отношения
После подстановки соответствующих значений имеем:
.
Определяется начальная разность температур:
Определяется конечная разность температур:
Определяется средняя разность температур теплоносителей:
Коэффициент эффективности ребра Е определяется по уравнению (10):
Расчетный или приведенный коэффициент теплоотдачи от ребристой поверхности к воздуху, отнесенной к внешней поверхности нагрева и учитывающий неравномерность теплообмена по поверхности ребра, определяется из уравнения:
Вт/(м2К)
Коэффициент теплопередачи для чистой ребристой трубки, отнесенной к ребристой поверхности, определяется из уравнения:
где - коэффициент теплоотдачи от газа к стенке трубок, Вт/(м2К);
- толщина и коэффициент теплопроводности материала стенки
трубки;
- коэффициент оребрения;
- расчетный или приведенный коэффициент теплоотдачи от
ребристой поверхности к воздуху, Вт/(м2К)
Вт/(м2К)
Определяется требуемая (расчетная) поверхность теплообмена АВО
м2
Фактическая поверхность теплообмена у существующего АВО составляет м2
Расхождение расчетного значения с фактическим составляет 5%.
После проведения теплового расчета необходимо определить затраты мощности на прокачку теплоносителя по трубам.
При движении жидкости по трубам часть мощности расходуется на преодоление линейных и местных гидравлических сопротивлений. Линейное сопротивление или сопротивление трения определяют по формуле Дарси:
где - коэффициент сопротивления трения по длине трубы;
- длина трубы ;
- внутренний диаметр трубы,м;
- скорость движения теплоносителя;
- плотность газа,кг/м3.
Коэффициент сопротивления для турбулентного режима движения газа при определяется из уравнения Блазиуса:
Определяются гидравлические потери на трение в трубах из уравнения:
Местные сопротивления обусловлены наличием вентилей, задвижек, сужений, расширений, поворотов. Потери напора в местных сопртивлений определяются из уравнения:
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений складывается из:
- вход в секции АВО;
- вход в трубки;
- выход из трубок;
- выход из секций АВО;
- шаровой кран - 2 шт. на входе и выходе из АВО;
Полная потеря напора в АВО со стороны газа
По заданию давление газа на входе в АВО В АВО полная потеря давления из расчета составляет , Таким образом на выходе из АВО давление газа будет