- •Б.Е. Байгалиев, а.В. Щелчков, а.Б. Яковлев, п.Ю. Гортышов теплообменные аппараты
- •1. Технические характеристики теплообменных аппаратов
- •1.1. Классификация теплообменных аппаратов1
- •1.2. Конструктивные признаки
- •2. Кожухотрубные та
- •2.1. Устройство кожухотрубных та
- •2.2. Скорость теплоносителя в межтрубном пространстве
- •3. Секционные та и аппараты «труба в трубе»
- •4. Змеевиковые та
- •5. Трубчатые та для охлаждения воздуха и охлаждаемые воздухом
- •6. Теплообменники из полимерных материалов
- •7. Интенсификация теплообмена в трубчатых теплообменниках
- •8. Пластинчато-ребристые теплообменники
- •9. Пластинчатые теплообменники
- •10. Регенеративные та
- •11. Теплоносители
- •12. Показатели эффективности та
- •Контрольные вопросы
- •Тепловой и гидромеханический расчеты кожухотрубных теплообменных аппаратов
- •1. Основные положения и расчетные соотношения теплового расчета та
- •1.1. Общие рекомендации по выполнению расчетов
- •1.2. Виды расчетов та
- •1.3. Расчетные модели та
- •1.4. Уравнения теплового баланса и теплопередачи
- •1.5. Коэффициент теплопередачи
- •1.6. Средний температурный напор
- •1.7. Концевые температуры
- •2. Конструктивные и режимные характеристики кожухотрубных та
- •2.1. Компоновка труб в трубном пучке
- •2.2. Геометрические характеристики трубных пучков
- •2.3. Направление движения теплоносителей
- •2.6. Теплоотдача и сопротивление при продольном обтекании пучков труб
- •3. Задания на выполнение теплогидравлического расчета та
- •4. Схемы теплогидравлических расчетов та
- •4.1. Схема проектного расчета та с использованием среднелогарифмического температурного набора
- •4.3. Схема поверочного расчета та с использованием среднелогарифмического температурного напора.
- •4.4. Схема поверочного расчета та с использованием метода η-s(ntu)
- •Поверочный расчет авиационного кожухотрубного теплообменного аппарата
- •1. Задание на выполнение расчета
- •2. Расчет геометрических параметров
- •3. Тепловой расчет
- •4. Гидравлический расчет
- •Исследование работы теплообменного аппарата при имитационном моделировании2
- •Лабораторная работа № 5 испытание теплообменника
- •Классификация теплообменных аппаратов
- •Основные положения теплового расчета
- •Описание теплообменников
- •Описание экспериментального стенда
- •Методика проведения испытания
- •Обработка результатов экспериментов
- •Задача для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы
- •Приложения Приложение 1
- •Список использованной литературы
- •Оглавление
2. Расчет геометрических параметров
Площадь проходного сечения патрубков
; . (3.1)
Гидравлический диаметр каналов в трубной и в межтрубной полостях
; . (3.2)
Расстояние между осями труб в поперечном и продольном направлениях:
; . (3.3)
Длина теплообменника с трубными досками
. (3.4)
Площадь фронтального сечения трубной полости
. (3.5)
Величина максимального расстояния от первого ряда труб до последнего
. (3.6)
Число рядов труб в половине теплообменника (округлить до целого)
Np= Rmax/x4+1. (3.7)
Расстояние от оси первого до оси последнего ряда
Rм=(Np-1)x4. (3.8)
Если Rм больше Rmax, то принимается
Np=Np-1. (3.9)
Расстояние от оси ОУ теплообменника до оси I–го ряда труб (I=1-Np)
z(I)=z(1)+x4(I-1). (3.10)
Длина половины хорды I–го ряда труб
. (3.11)
Количество труб в нечетных рядах (в половине ряда)
, (I=1, 3, 5…). (3.12)
Количество труб в четных рядах (в половине ряда)
, (3.13)
(I=2, 4, 6…).
Полное количество труб в четных рядах (в половине теплообменника)
. (3.14)
Полное количество труб в нечетных рядах (в половине теплообменника)
. (3.15)
Количество труб в теплообменнике
(3.16)
Площадь поверхности теплообмена в трубной полости
. (3.17)
Площадь поверхности теплообмена в межтрубной полости
. (3.18)
Площадь фронтального сечения в межтрубной полости
. (3.19)
Площадь для прохода теплоносителя в межтрубной полости в I-том ряду труб
. (3.20)
Сечение площади ля прохода теплоносителя в межтрубной полости
. (3.21)
Площадь для прохода теплоносителя в трубной полости
. (3.22)
3. Тепловой расчет
При выполнении поверочного расчета в нулевом (начальном) приближении принимается, что температура теплоносителя на входе из трубной полости равна температуре на входе в межтрубную полость
. (3.23)
Средняя температура теплоносителя в трубной полости
. (3.24)
По определяются теплофизические свойства теплоносителя при средней температуре:(см.приложение).
Потребная тепловая нагрузка в теплообменнике
. (3.25)
В нулевом (начальном) приближении принимается, что температура теплоносителя на выходе из межтрубной полости равна температуре теплоносителя на входе в трубную полость
(3.26)
Вычисляется средняя температура теплоносителя в межтрубной полости
. (3.27)
По определяются теплофизические свойства:(см.приложение).
Уточняется температура теплоносителя на выходе из межтрубной полости
. (3.28)
Если выполняется условие (3.29)
то принимается и расчет повторяется с формула (3.26).
Вычисляются водяные эквиваленты теплоносителей в трубной и межтрубной полостях
. (3.30)
Вычисляются наименьшая и наибольшая из величин и.
Вычисляется отношение водяных эквивалентов
. (3.31)
Вычисление коэффициентов теплоотдачи:
Массовые скорости теплоносителей
,. (3.32)
Число Рейнольдса
,. (3.33)
Число Прандтля
, . (3.34)
Число Пекле для теплоносителей в трубной полости
. (3.35)
Число Нуссельта в трубной полости
при . (3.36)
при . (3.37)
где Re=2200, 2300, 2500, 3000, 3500, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000;
=0,22; 0,35; 0,45; 0,59; 0,7; 0,76; 0,86; 0,91; 0,96; 0,98; 0,99.
В случае если Re1<2200 и , то
. (3.38)
Если число получается меньше 3,66, то принимается.
Коэффициент теплоотдачи в трубной полости
. (3.39)
Температура стенки трубы
(3.40)
где в нулевом приближении задается равным 100
Число Нуссельта в межтрубной полости
при . (3.41)
при . (3.42)
При переходном режиме 2000<Re2<10000
. (3.43)
Где ;
.
Коэффициент теплоотдачи в межтрубной полости
. (3.44)
Сравнивается полученное значение си, если разница превышает, то расчет повторяется с формулы (3.36) при.
Коэффициент теплопередачи, отнесенный к поверхности на стороне теплоносителя в трубной полости
. (3.45)
Число единиц переноса теплоты
. (3.46)
Вспомогательная величина
. (3.47)
Тепловая эффективность теплообменника
. (3.48)
Если теплоноситель с меньшим значением водяного эквивалента перемешивается: (в межтрубной полости);
. (3.49)
Если теплоноситель с меньшим значением водяного эквивалента не перемешивается (в трубной полости).
Тепловая нагрузка в теплообменнике
. (3.50)
Температура теплоносителя на выходе из трубной полости
. (3.51)
Если выполняется условие , то выполняется гидравлический расчет. Если условие не выполняется, то расчет выполняется с формулы (3.24).