1. Теплофизические свойства горячего и холодного теплоносителей (cpm, , , , Pr).

Находятся исходя из средних арифметических температур теплоносителей:

ºС; ºС.

[ II – 68 ]:

	cpm, кДж/(кг∙К)	∙10-2, Вт/(м∙К)	∙10-6 м2/с	, кг/м3	Pr
Продукты сгорания tm1 = 240 ОС	1,107	4,342	38,004	0,696	0,662
Вода tm2 = 75 ОС	4,191	67,15	0,39	974,8	2,38

2. Мощность теплообменного аппарата.

;

;

3. Средняя разность температур между теплоносителями.

;

Средняя логарифмическая разность температур:

;

4. Предварительное определение водяного эквивалента поверхности нагрева и размеров аппарата.

Водяной эквивалент:

Площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата равна .

Площади проходных сечений:

, где w – скорость течения теплоносителя в ТА.

Скорость выбираем в соответствии с рекомендациями [1–25]:

w₁ = ( 2 ÷ 10) м/с

w₂ = ( 0,5 ÷ 3,0) м/с

5. Конструктивные характеристики кожухотрубного теплообменного аппарата.

Учитывая расчетные площадь поверхности теплообмена и площади проходных сечений, выбираем теплообменный аппарат кожухотрубный горизонтальный двухходовой с неподвижными трубными решетками и с температурным компенсатором на кожухе с такими параметрами [ I – 56 ]:

площадь поверхности теплообмена, м2	42
Число ходов по трубам, nx	2
Наружный диаметр кожуха	426
Внутренний диаметр кожуха D1, мм	400
Наружный диаметр труб dн, мм	20
Толщина стенки , мм	2
Внутренний диаметр труб dвн, мм	16
Активная длина труб l, мм	4000
площадь проходного сечения между перегородками f2, м2	2,35∙10-2
площадь проходного сечения в вырезе перегородки f1, м2	1,7∙10-2
площадь проходного сечения одного хода по трубам fох, м2	1,7∙10-2
Расположение труб в пучке	В вершинах прямоугольника

В кожух теплообменного аппарата устанавливаются сегментные перегородки, которые поддерживают трубки от провисания и интенсифицируют теплообмен в межтрубном пространстве.

Рассчитаем количество труб в одном пучке.

6. Определение коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке (α₁, Вт/(м²∙К)).

Горячий теплоноситель направляем в трубное пространство.

Примем Pr_ж/ Pr_СТ = 1.

Т.к. Re₁ > 10⁴ – режим течения турбулентный, то значения коэффициентов C, m и n, зависящие от расположения трубок в теплообменном аппарате и числа Re, будут равны [1 – 30]:

С = 0,021; m = 0,8; n = 0,43.

7. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю (α₂, Вт/(м²∙К)).

Холодный теплоноситель пускаем в межтрубное пространство.

, где

С = 0,625; С₁ = 0,40; С_Z = 0,95 при Z_n=6; m = 0,6; n = 0,36 [ 1 – 32]

8. Дополнительные тепловые сопротивления Σ(δ_i/λ_i), (м²∙К)/Вт

λ_СТ – коэффициент теплопроводности стенки, зависит от материала труб.

Выбираем для труб сталь углеродистую 40, для неё λ_С = 48,1 Вт/(м∙К),

Зададим:

Rз.тр. = 5,8∙10^-4 м²∙К/Вт;

R_З.мтр. = 58∙10^-4 м²∙К/Вт,

Тогда

9. Коэффициент теплопередачи к (Вт/(м²∙К)) и водяной эквивалент поверхности нагрева кF (Вт/К).

Погрешность:

Т.к. погрешности незначительные, теплообменный аппарат оставляем прежним.

10. Мощность теплообменного аппарата Q, кВт по данным проверочного расчета (расчет второго рода).

;

;

;

, или

- приведённый водяной эквивалент.

Вт.

Погрешность:

Действительные температуры теплоносителей на выходе из теплообменного аппарата:

ºС;

ºС.

Погрешности:

11. Графическая часть курсовой работы

Схема теплообменного аппарата

1 - Распределительная камера

2 - Разделительная перегородка

3 – Отбойник

4 – Кожух

5 – Трубный пучок

6 – Температурный компенсатор

7 – Сегментные перегородки

8 – Дистанционные трубки

9 – Трубные решетки

10 – Задняя крышка

11 – Штуцеры для входа и выхода из межтрубного пространства

12 – Опоры

13 – Штуцеры для входа и выхода из трубного пространства

Температурная диаграмма теплоносителей

Вывод: в процессе расчёта теплообменного аппарата был определён тип ТА, его конструкция, определена мощность выбранного стандартного ТА, и действительные конечные температуры теплоносителей, в результате чего подтверждена возможность использования стандартного теплообменника при заданных температурах теплоносителей.

Список использованной литературы.

1. Калинин А. Ф. Расчёт и выбор конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата. – М., РГУНГ им. И.М. Губкина, 2002. – 82 с.

2. Трошин А.К. Теплоносители тепло- и массообменных аппаратов и их теплофизические свойства. – М., МИНГ, 1984. – 94 с.

3. Калинин А. Ф. Расчёт и выбор конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата. – М., МИНГ, 1989. – 76 с.

4. Поршаков Б. П. Романов Б.А. Основы термодинамики и теплотехники. – М., Недра, 1988. – 300 с.

13