Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Гагарина Ю.А.
Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция, водообеспечение и прикладная гидрогазодинамика»
Расчетно-графическая работа по курсу
«Тепломассообмен»:
Выполнил:
студент группы ТГС-32
Салихов С.В.
Проверил:
Андреев Д.А.
Подпись _____________
Дата _____________
Саратов 2011
Реферат
Расчетно-графическая работа содержит 16 страниц текста, 1 рисунок, 2 таблицы и 6 источников использованной литературы.
ТЕПЛООБМЕННИК, СКОРОСТЬ ВОДЫ, КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ, НАСОС, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.
В настоящей РГР выполнены тепловой и гидравлический расчеты водоводяного теплообменника, расчет мощности водяного и конденсаторного насосов. Также выполнен расчет экономического эффекта.
Задание на РГР
При заданном расходе и параметрах греющего и нагреваемого теплоносителей рассчитать кожухотрубчатый водоводяной теплообменник.
По трубам движется вода, в межтрубном пространстве движется конденсат. Среднее давление воды и конденсата в теплообменнике принять равным 0,5 МПа. Среднюю скорость воды принять равной Wв = 2 м/с.
По основным вычисленным размерам вычертить чертеж теплообменника в масштабе.
Произвести тепловой, гидравлический и укрупненный технико-экономический расчеты теплообменника
Значения температур теплоносителей, схема их движения и характеристика трубного пучка приведены в табл. 1.
Табл. 1
№ вар. |
Gв, кг/с |
t’в, °С |
t”в, °С |
t’к, °С |
t”к, °С |
dнтр×δтр, мм |
S/dтрнаружн |
Схема движения теплоносителей |
30 |
175 |
17 |
47 |
97 |
63 |
25х2 |
1,28 |
Схема движения – противоток. Трубки расположены по концентрическим окружностям. Трубки латунные. |
Содержание
Реферат.....................................................................................................................................................2
Задание на РГР........................................................................................................................................3
Содержание.............................................................................................................................................4
Введение..................................................................................................................................................5
1. Тепловой расчет..................................................................................................................................6
2. Гидравлический расчет....................................................................................................................10
3. Расчет мощности насосов................................................................................................................11
4. Технико-экономический расчет......................................................................................................12
Заключение............................................................................................................................................15
Список использованных источников..................................................................................................16
Приложение...........................................................................................................................................17
Введение
Теплообменный аппарат – устройство, предназначенное для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Теплообменные аппараты принято классифицировать по конструктивным признакам на теплообменники поверхностного типа, которые, в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, и теплообменники смесительного типа.
Рекуперативными называются такие аппараты, в которых тепло от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку (паровые котлы, подогреватели, конденсаторы и др.).
Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем (регенераторы мартеновских и стеклоплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей и пр.).
Таким образом, в аппаратах поверхностного типа процесс передачи тепла неизбежно связан с поверхностью твердого тела.
В смесительных же аппаратах процесс теплопередачи происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с массовым обменом (башенные охладители, скрубберы и др.).
В зависимости от агрегатного состояния теплоносителей рекуперативные теплообменники классифицируются на газовые, газожидкостные, парогазовые, парожидкостные и жидкостножидкостные. В основу классификации рекуперативных теплообменников может быть также положен способ компоновки теплопередающей поверхности или ее конфигурации: теплообменники типа «труба в трубе», кожухотрубчатые, с прямыми трубками, змеевиковые, пластинчатые, ребристые.
По относительному движению потоков теплоносителей теплообменники делят на прямоточные, противоточные и со смешанным током.
В данной работе рассчитывается теплообменный аппарат поверхностного типа.
1. Тепловой расчет
1.1 Средняя температура теплосистемы.
вода
конденсат
средняя температура стенки трубки в подогревателе
1.2 Теплофизические параметры теплоносителей.
Табл.2
Величина и обозначение |
Размерность |
Вода |
Конденсат |
Теплоемкость, ср |
кДж/(кг·К) |
4,174 |
4,195 |
Плотность, ρ |
кг/м3 |
995 |
971,8 |
Коэффициент теплопро- водности, λ |
Вт/(м·К) |
62,14·10-2 |
67,4·10-2 |
Коэффициент кинемати- ческой вязкости, ν |
м2/с |
0,776·10-6 |
0,365·10-6 |
Число Прандтля, Pr |
– |
5,198 |
2,21 |
Трубки латунные из условия, поэтому коэффициент теплопроводности стенки и число Прандтля стенки соответственно:
λст = 100 Вт/(м·с); Prст = 3,204.
1.3 Тепловой баланс подогревателя.
где η – термический КПД теплообменника, принимаемый равным 0,98.
1.4 Расход конденсата.
1.5 Число трубок.
Для данного расчета необходимо вычислить dтрвнутр:
Тогда:
Таким образом, получаем 254 трубки.
1.6 Внутренний диаметр корпуса подогревателя.
Принимаем стандартный диаметр Dвнстанд = 600 мм.
1.7 Уточненное число трубок.
Таким образом, получаем 291 трубку.
1.8 Уточненная площадь проходного сечения для воды.
1.9 Уточненная скорость воды (Wв = 2 м/с).
1.10 Уточненная площадь проходного сечения для конденсата.
1.11 Уточненная скорость движения конденсата.
1.12 Число Рейнольдса для воды.
Значение числа Рейнольдса больше значения в 10000, поэтому осуществляемый режим для воды – турбулентный.
1.13 Число Рейнольдса для конденсата.
Для основного расчета необходимо найти смоченный периметр u и dэк:
Тогда,
Значение числа Рейнольдса также больше значения в 10000, поэтому осуществляемый режим для конденсата – турбулентный.
1.14 Коэффициент теплоотдачи со стороны воды.
Так как режим турбулентный, то число Нуссельта вычисляется по следующей формуле:
1.15 Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсата.
1.16 Коэффициент теплопередачи.
λлатуни = 100 Вт/(м·К); Rнакипи = 0,00033 (м2·К)/Вт;
Для проверки правильности всего решения сравнивают К и αк. К должно быть меньше αк. Таким образом, так как 1558<6107, решение верно.
1.17 Температурный напор.
1.18 Поверхность подогревателя.
1.19 Длина трубки.
1.20 Число подогревателей (Lстанд = 2, 3, 5, 10 м).
Таким образом, принимаем число подогревателей равным 5.
2. Гидравлический расчет
2.1 Гидравлическое сопротивление со стороны воды.
2.1.1 Сопротивление трения.
где
тогда
2.1.2 Местные сопротивления.
где
тогда
2.1.3 Суммарные гидравлические сопротивления со стороны воды.
2.2 Гидравлические сопротивления со стороны конденсата.
2.2.1 Сопротивления трения.
где
тогда
2.2.2 Местные сопротивления.
где
тогда
2.2.3 Суммарные гидравлические сопротивления со стороны конденсата.
