- •Расчет кожухотрубчатого теплообменника
- •Содержание Введение 4
- •1 Цель расчета 7
- •Введение
- •1 Цель расчета
- •2 Состав и объем расчета
- •3 Тепловой расчет аппарата
- •3.1 Тепловая нагрузка
- •3.2 Основное уравнение теплопередачи
- •3.3 Расчет средней разности температур и средних температур теплоносителей
- •3.4 Расчет коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке
- •3.5 Расчет коэффициентов теплоотдачи от стенки к жидкости
- •3.6 Определение истинных значений удельного теплового потока, коэффициента теплопередачи, температур стенок и поверхности
- •3.7 Расчет истинных значений удельного теплового потока, коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи, температуры стенок на пк
- •4 Конструктивный расчет теплообменника
- •4.1 Цель конструктивного расчета теплообменника
- •4.2 Определение числа труб и числа ходов в трубном пространстве
- •4.3 Внутренний диаметр корпуса
- •4.4 Диаметры патрубков
- •5 Гидравлический расчет теплообменника
- •Литература
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Расчет кожухотрупчатого теплообменника
- •636070 Томская обл., г. Северск,
3.2 Основное уравнение теплопередачи
Количество тепла, передаваемого от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую их стенку, определяется уравнением теплопередачи 2-9
, (2)
где – количество переданного тепла, Дж;
– коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К);
– поверхность теплопередачи, м2;
– средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя, К;
– время, с.
Тепловой поток в аппарате или тепловая мощность аппарата, определяется по формуле
, (3)
а удельный тепловой поток
, (4)
где – удельный тепловой поток, Вт/м2.
Коэффициент теплопередачи для плоской поверхности теплопередачи и для цилиндрической поверхности теплопередачи при
,
где – толщина стенки, м;
– внутренний диаметр цилиндрической поверхности, м, рассчитывается по формуле
, (5)
где – коэффициент теплоотдачи для горячего теплоносителя, Вт/(м2 К);
– коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м К);
– сумма термических сопротивлений накипи и загрязнений стенки, м2К/Вт;
– коэффициент теплоотдачи для холодного теплоносителя, Вт/(м2 К).
Из основного уравнения теплопередачи определяется поверхность теплообмена
. (6)
3.3 Расчет средней разности температур и средних температур теплоносителей
Средняя разность температур между теплоносителями определяется по формуле 4-7
, (7)
где – средняя разность температур, °С;
– наибольшая разность температур между теплоносителями, °С;
– наименьшая разность температур между теплоносителями, °С.
В случае, если , с достаточной точностью возможно применение формулы
. (8)
Кроме того, средняя разность температур между теплоносителями определяется по формуле
. (9)
где – средняя температура первого теплоносителя, °С;
– средняя температура второго теплоносителя, °С.
Если происходит изменение агрегатного состояния одного из теплоносителей – конденсация пара или кипение раствора, то средняя температура этого теплоносителя равна температуре изменения агрегатного состояния.
Так, в случае конденсации пара в теплообменнике, средняя температура первого (горячего) теплоносителя равна температуре конденсации пара
,
где – температура конденсации пара, °С,
тогда средняя температура второго теплоносителя определяется как разность температуры конденсации греющего пара и средней разности температур, то есть
.
3.4 Расчет коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке
При пленочной конденсации насыщенного пара на плоской или цилиндрической вертикальной поверхности высотой Н при ламинарном течении пленки конденсата коэффициент теплоотдачи определяется по формуле Нуссельта 5, 6
(10)
или
, (11)
где – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К);
– коэффициент теплопроводности конденсата, Вт/(мК);
– плотность конденсата, кг/м3;
– удельная теплота конденсации, Дж/кг;
– ускорение свободного падения, м/с2;
– динамический коэффициент вязкости конденсата, Пас;
– высота труб, м;
– температура стенки, °С;
– удельный тепловой поток, Вт/м2.
Значения физико-химических констант конденсата выбираются при средней температуре пленки конденсата
,
однако с достаточной для технических расчетов точностью значения физико-химических констант конденсата можно принимать при температуре конденсации пара.
При конденсации пара на наружной поверхности одиночной горизонтальной трубы диаметром формула Нуссельта имеет вид 5, 6:
(12)
или
. (13)
В случае конденсации пара на наружной поверхности пучка горизонтальных труб средний коэффициент теплоотдачи рассчитывается по формуле
, (14)
где – коэффициент теплоотдачи для одиночной горизонтальной трубы, Вт/(м2К);
– поправочный коэффициент, зависящий от расположения труб в пучке и от числа труб в каждом вертикальном ряду и определяемый по графику, представленному на рисунке 5 5.
1 – шахматное расположение труб;
2 – коридорное расположение труб
Рисунок 5 – Зависимость коэффициента от числа труб
в вертикальном ряду