- •Задание
- •Реферат
- •Содержание
- •Список условных обозначений
- •Введение
- •1 Описание, конструкция теплообменника-испарителя жрд
- •2 Тепловой расчет противоточного теплообменника-испарителя
- •2.1 Определение температур теплоносителей на выходе из испарителя, средней температуры и температурного напора на отдельных участках
- •2.2 Выбор геометрических характеристик испарителя
- •2.3 Определение коэффициентов теплоотдачи по участкам
- •2.4 Определение коэффициентов теплоотдачи на участках испарителя
2.2 Выбор геометрических характеристик испарителя
Принимая в основу расчетов схему теплообменника-испарителя по типу, представленному на Рисунке 1, задаемся произвольным значением скорости жидкого теплоносителя в пределах ωк = (1…3) м/с.принимаем в зависимости отпо графику (рис. 5).
Рисунок 4 – конструктивные размеры теплообменника-испарителя |
Рисунок 5 – Зависимость расхода кислорода от диаметра трубки |
Тогда:
В соответствии с принятой схемой (Рисунок 4) определяем геометрические характеристики тракта парогаза:
Расстояние между витками пучка:
Расстояние между рядами в пучке:
Диагональный шаг труб в пучке:
Площадь сечения кожуха:
Площадь загромождения:
;
Искомая площадь межтрубного пространства:
2.3 Определение коэффициентов теплоотдачи по участкам
Определяем среднюю скорость парогаза в межтрубном пространстве на основе полученных ранее данных с учетом того, что парогаз – это газовая смесь. В расчетах плотности смеси принимаем, что давление смеси составляет приблизительно 0,9рвх, а температура равна средней между температурами парогаза на входе и выходе из испарителя.
Определяем теплофизические свойства парогаза для данного давления и данной температуры смеси по следующим формулам:
.
;
;
;
Коэффициенты теплоотдачи от парогаза к наружным стенкам трубок определяются по формулам для пучка трубок в зависимости от величины.
, тогда коэффициент теплоотдачи равен:
Cz – поправка на число рядов трубок.
z=3, тогда Сz=0,85
;
;
;
Ввиду малого диапазона изменения параметров парогаза, коэффициенты теплоотдачи от парогаза к трубам принимаем на всех участках одинаковыми:
.
Коэффициент теплоотдачи от стенок трубки к жидкому кислороду на Iучастке находим по формуле:
.
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к кипящему кислороду (зона парообразования) на участке II определяем по формуле:
Все величины берутся при среднем давлении кислорода на II участке и соответствующей ему температуре насыщения. Удельный тепловой поток q на участке задается равным . Теплоту парообразования вычисляем по формуле:
;
;
Коэффициент теплоотдачи от стенок трубки к парообразному кислороду на участке III определяем по формуле:
.
2.4 Определение коэффициентов теплоотдачи на участках испарителя
Коэффициенты теплоотдачи на каждом участке находим по формулам:
Проверка:
2.5 Определение площади наружной поверхности теплообмена испарителя
Общая необходимая площадь наружной поверхности теплообмена (поверхность трубок) на участках определяется по формуле:
Длина трубки на участках вычисляется по соотношению:
Суммарная длина трубок:
Число витков:
Это число определяет возможную длину испарителя.
3 Гидравлический расчет теплообменника испарителя
I участок:
II участок:
III участок:
Определяем потери давления в трубках на каждом участке:
, где коэффициент находится при изометрическом турбулентном течении в гладких трубах приRe>:
;
;
;
Общее падение давления в трубах при заданном расходе кислорода:
;
Расчет гидравлических потерь на стороне парогаза проводим по формуле:
Принимаем С1=С2=0,65.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе был произведен тепловой и гидравлический расчет теплообменного аппарата. Для заданных параметров рабочего тела определены оптимальные размеры каждого участка теплообменника –испарителя.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Эккерт Э., Дрейк Р. Теория тепло-массообмена. – М.: Госэнергоиздат,1961
2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Госэнергоиздат, 1962.
3. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. М.: Госэнергоиздат, 1969.
4. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под ред. В.К. Кошкина. М.: Машиностроение, 1975.