РГР ТМО МАКСА

1. Задание

Произвести конструктивный тепловой расчёт трубчатого воздухоохладителя для главного гребного электродвигателя. Охлаждаемый воздух омывает пучёк латунных труб в поперечном направлении. Внутри труб протекает охлаждающая заборная вода.

Принять следующие исходные данные:

• расход воздуха V₁ =14000 м³/час=3,8м³/с;

• температура воздуха на входе в охладитель t₁’ = 55 ^oC;

• температура воздуха на выходе t₁’’ =35 ^oC;

• температура воды на входе t₂’ =15 ^oC;

• температура воды на выходе t₂’’ =19 ^oC;

• число трубок в ряду в направлении поперечном к потоку воздуха Z_т=26

• число ходов воды х = 3;

• число ходов воздуха у=1;

• расстояние между трубными досками (длина трубок) ℓ=0,8 м;

• диаметры трубок d_н = 14 мм, d_вн =12 мм;

• относительный шаг трубок S_т /d_н =1,6;

• расположение трубок в пучке – коридорное;

• солёность охлаждающей морской воды 30%.

Содержание задания: произвести тепловой расчёт трубчатого воздухоохладителя. Охлаждаемый воздух омывает пучок латунных труб в поперечном направлении. Внутри труб протекает охлаждающая вода.

1.На основании исходных данных выбираю и вычерчиваю схему движения теплоносителей в воздухоохладителе.

2. По заданным температурам вычисляем определяющие температуры воздуха Т1, воды Т2, стенки Тс*.

Т1=0,5*( Т1’+ Т1’’)=0,5*(55+35)=45˚С

Т2=0,5*( Т2’+ Т2’’)=0,5*(15+19)=17˚С

Тс*=Т2+ζ*(Т1-Т2)=17+0,1*(45-17)=19,8˚С

3. В таблице физических свойств сухого воздуха по определяющей температуре воздуха Т1 находят значения 𝛒1, Ср1, λ1, ν1.

Т.к Т1=45˚С, значит Т1м-наименьшая по табл=40˚С, Т1б-наибольшая=50˚С, соответствующие им плотности ρ1м=1,128 кг/м3 и ρ1б=1,093 кг/м3.

4. По определяющей температуре Т2 аналогично пункту 3 определяем по (приложению 4).

Плотность:

Массовая теплоемкость :

Коэффициент теплопроводности:

Кинематический коэффициент вязкости:

Число Прандтля:

Коэффициент объёмного расширения:

По температуре стенки Тс* определяем Число Прандтля для воды при температуре стенки.

5.Определяю водяные эквиваленты теплоносителей и тепловой поток.

Водяной эквивалент воздуха:

С1=V1* ρ1* Ср1 [Вт/К]

Тепловой поток

4348,2*(328.15 ˚К -308.15 ˚К)= 86964 Вт.

Водяной эквивалент воды

6. Вычисляем средний температурный напор

а) по соотношению С1 и С2 выбираем и вычерчиваем график изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности теплообмена для схемы противотока.

С1= Вт/К

С2= Вт/К

С1<С2, по рис. 7 методички для противотока строим график

б)Вычисляем наибольший и наименьший температурный напоры ∆Тб, ∆Тм и их отношение ∆Тб/∆Тм.

Если С1<С2,то

в) Находим средний температурный напор для схемы противотока.Расчетная формула для этого случая:

г) Находим вспомогательные параметры P, R.

Поправка для температурного напора по номограмме рис1 Приложения ε∆Т≈1.

д)Вычислим средний температурный напор по формуле:

∆Тср = ε∆Т*∆Тср↔ =27.22

7.Определяем предварительное значение коэффициента теплоотдачи от воздуха к стенкам труб α1*.

а) Определим площадь проходного сечения для воздуха:

Ω1=(Sт-dн)*l*(zт+1)

dн=14мм=0,014м; Sт/dн=1,6=> х/14=1,6=>Sт=22,4 мм=0,0224 м

l=800мм=0,8м

Z-число трубок в направлении перпендикулярно потоку=26.

Ω1=(0,0224 м - 0,014м) * 0,8 м*(26+1)= 0.181 м2

б)Находим скорость движения воздуха:

в) Находим значение числа Рейнольдса:

г) По числу Рейнольдса и расположению труб в пучке (коридорное) выбираем уравнение подобия при поперечном обтекании пучка труб воздухом:

Nu1ж,d= А1*

εN-предварительно=1,εψ,приψ=90,также=1;А1=0,23=> Nu1ж,d=0,23*=130,1

д) Вычисляем предварительное значение коэффициента теплоотдачи:

8.Определим предварительное значение коэффициента теплопередачи от стенок труб к воде α2*.

а)Зададим предварительное значение коэффициента теплопередачи К*= 0,9* · α1* = 0,9 * 260,2= 234 Вт/(м2К)

б) С помощью уравнения теплопередачи находим предварительное значение площади поверхности теплообмена.

Находим число рядов труб в пучке.

Определим проходное сечение для воды

в)Найдём объёмный расход воды

г) Предварительное значение скорости воды и числа Рейнольдса

д) Т.К.число Re2ж,d меньше 10000, то режим течения жидкости переходный и число Грасгофа.

Температурная поправка εт2=/=1; εl=1(l/ dвн >50); (т,к. нет изогнутых труб) Ко по графику 10,7

εR принимаем равное 1,так как участки изогнутых труб отсутствуют.

Число Нуссельта ;

Nu2ж,d=К0*εт2*εl*εR= 10,7*(7,742)^0,43=25,7

e) По числу Нуссельта определяем предварительное значение коэффициента теплоотдачи от стенок труб к воде

9.Методом последовательных приближений определяют расчетный коэффициент теплопередачи:

Kp==[Вт/м^2К]

Повторный расчет:

10. Значение площади поверхности теплообмена.

Находим число рядов труб в пучке.

Определим проходное сечение для воды

Предварительное значение скорости воды и числа Рейнольдса

Т.к.число Re2ж,d меньше 10000 и больше 2500, то режим течения жидкости переходный и число Грасгофа.

ЧислоНуссельта ;

Nu2ж,d=К0*εт2*εl*εR= 10,3*(7,742)^0,43=24,8

По числу Нуссельта определяем предварительное значение коэффициента теплоотдачи от стенок труб к воде

11. Определяют коэффициент теплопередачи:

K==[Вт/м^2К]

Относительная точность приближения::

εk==100%=0,93

(удовлетворяет условию не более 3%)

12.Конструктивные характеристики воздухоохладителя

nз=0,75…0,85

а) Определяют коэффициент теплопередачи:

Кk=nз*К=0,8*214,5=171,6[Вт/м^2К]

б) Значение площади поверхности теплообмена:

в) Находим число рядов труб в пучке.

г)Ширина рабочей части охладителя по ходу движения воздуха:

В=Sm*(Nk+1)=0,0224*(19+1)=0,448 [м]

13.Ввычерчиваем конструктивную схему воздухоохладителя

10