Расчетная работа - Расчет теплообменников-утилизаторов - файл n1.docx

Расчетная работа - Расчет теплообменников-утилизаторов
скачать (323.9 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.docx317kb.16.11.2010 15:21скачать
n2.xls109kb.16.11.2010 15:12скачать
n3.dwg

n1.docx

Пермский государственный технический университет.

Строительный факультет.

Кафедра ТГВ и ОВБ.


Расчетная работа
Расчет теплообменников-утилизаторов тепла удаляемого воздуха

Выполнила: студент гр. ТВ-06-1

Сапунова Н.К.

Проверила Мишнева Г.С.

Пермь 2010

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


Приток

Вытяжка

;

;

;

;

.

.

Для пластинчатого теплообменника:




Расстояние между пластинами – 7 мм;




Вид набивки – плоская ();




Набивка – алюминиевая фольга толщ. 0,15 мм


По температуре приточного и вытяжного воздуха найдем его физические параметры:

t

r

ср

l Ч 10 2

? Ч 10 6

Pr

°C

кг/м3

кДж/кгЧ°С

Вт/м Ч °С

м2

2

1,284

1,005

2,456

13,46

0,707

35

1,147

1,007

2,716

16,48

0,699


РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

  1. Определить геометрические размеры теплообменника:


ПРИТОК

ВЫТЯЖКА


Принимаем ?=3 м/с







Принимаем размеры теплообменника: a=0,686 м;b=0,637 мм;h=0,630 мм.




  1. Зная расстояние между пластинами, определяем следующие величины:

- удельная площадь поверхности F =292 м23;

- удельная площадь живого сечения для прохода воздуха fуд =0,978 м23;

- эквивалентный диаметр канала DЭКВ = 0,014 м.

  1. Определяем площадь живого сечения для прохода воздуха:





  2. Определяем площадь теплообменной поверхности в потоке вытяжного и приточного воздуха:



  1. Определим массовую скорость движения воздуха в живых сечениях теплообменника:







  2. Определяем истинную скорость воздуха в каналах с учетом набивки:







  3. Определим критерий Рейнольдса:







  4. Определим критерий Нуссельта, который характеризует процессы теплообмена:







  5. Определим коэффициент теплоотдачи:







  6. Определяем коэффициент теплопередачи:



орэффективность оребрения:



kккоэффициент, учитывающий термическую эффективность контакта воздуха с пластиной, принимаем kк = 0,7;

Fобщая площадь теплообменной поверхности, м2

Fплобщая площадь пластин, м2:



F1пл – площадь одной пластины, м2:


nколичество пластин в утилизаторе:



lплрасстояние между пластинами, м



рэффективность ребра, определяется в зависимости от величины (lР т)





Р = Al = 221 Вт/мС

?р=0,15 мм






По графику определяем р

р = 0,98

р =0,98










  1. Определим критерий Фурье:











  2. Определяем отношение водяных эквивалентов:



  1. В зависимости от Ф и по графику определяем температурную эффективность:

    ?пр=0,34

    ?выт=0,38

  2. Определим конечные температуры приточного и вытяжного воздуха:





    температура точки росы tт.р.= 0,5С.

    tт.р. < tквыт. в вытяжном канале нет опасности замерзания

  3. Определим количество утилизированного тепла:



  1. Определим аэродинамическое сопротивление:







РАСЧЕТ СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

В качестве теплообменников применяются калориферы стальные пластинчатые много ходовые средней модели КВС-П. В качестве промежуточного теплоносителя применяется вода. Для обеспечения циркуляции промежуточного теплоносителя применяются центробежные насосы, также система утилизации оборудуется расширительным баком, предназначенным для заполнения циркуляционного контура промежуточным теплоносителем.

  1. Определяем необходимое живое сечение по воздуху теплообменников в вытяжном и приточном каналах:

    ПРИТОК

    ВЫТЯЖКА


    Принимаем ??=5 м/с







  2. Выбираем тип, количество и способ установки теплообменников: выбираем теплообменники типа:

    КВС7-П, m= 2 шт







    КВС10-П, m= 1 шт.







  3. Вычислим фактическую массовую скорость движения воздуха для принятого теплообменника:







  4. Определим расход промежуточного теплоносителя:



Gвmax - максимальный расход воздуха, Gвmax =Gпр = 6000 кг/ч

сжудельная теплоемкость промежуточного теплоносителя, сж = 4,21 кДж/кгС

свудельная теплоемкость приточного воздуха, св = 1,005 кДж/кгС

– отношение водяных эквивалентов, при температуре приточного воздуха tнпр = 2С

= 2



  1. Вычисляем отношение водяных эквивалентов в теплообменниках канала с меньшим расходом воздуха:



  1. Определяем скорость движения промежуточного теплоносителя в трубках теплообменников в вытяжном и приточном каналах:



  1. По вычисленным значениям ? и определяются коэффициенты теплопередачи kпр и kвыт по справочнику: для калориферов КВС-П:







  2. Уточняем коэффициенты теплопередачи kф с учетом температурной поправки at (которая в свою очередь зависит от tср = и следовательно равна at =1,15)







  3. Определим необходимую общую теплообменную поверхность воздухонагревателей







  4. Определим требуемое количество теплообменников n, установленных последовательно по ходу движения воздуха:







  5. Вычислим фактические общие теплообменные поверхности











  6. Определяем фактические безразмерные параметры (критерии Фурье)







  7. Рассчитываем относительные перепады температур в теплообменниках пр и выт по графику с учетом Фф и W:

    пр = 0,74

    при =; Wпр = 1,675

    выт= 0,72

    при =; Wпр = 1,399

  8. Находим общий относительный перепад (общая температурная эффективность установки) по приточному каналу:



- поправочный коэффициент, учитывающий увеличение теплового потока за счет выпадения конденсата на поверхности воздухоохладителя,  = 1 т.к. tвыт = 35 С >0 С



  1. Вычислим конечные температуры приточного и вытяжного воздуха:





    температура точки росы tт.р.= 0,5С.

    tт.р. < tквыт. в вытяжном канале нет опасности замерзания

  2. Определяем температуры промежуточного теплоносителя на входе в воздухонагреватель и воздухоохладитель:





  1. Определяем количество сэкономленного тепла:



  1. Определим аэродинамическое сопротивление:









РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РЕГЕНЕРАТОРА

  1. Выбираем тип регенератора по производительности:

Lmax= Gmax /?/3600=6000/1,284/3600 =1,30 м3/с. Выбираем для расчета регенератор типа ВРТ-2 с регулярной насадкой из алюминиевой фольги толщиной  = 0,1 мм, с высотой канала 1,8 мм и шагом между гофрами 3,5 мм

  1. Выписываем технические показатели регенератора и физические свойства алюминиевой фольги:

Технические показатели и характеристики:

Диаметр ротора – DР = 2 м,

Глубина насадки – b = 0,24м,

Частота вращения насадки – n = 10 об/мин,

Эквивалентный диаметр каналов – dЭ = 0,0017,

Показатель компактности фактической поверхности – ?м =2497 м23

Отношение живого сечения каналов к фронтальной поверхности насадки = 0,875м22

Физические свойства алюминиевой фольги

Плотность алюминиевой фольги - ф = 2500 кг/м3

Теплоемкость алюминиевой фольги – сф = 0,84кДж/кгС

  1. Вычислим живые сечения для воздушных потоков:



  1. Определим двухстороннюю поверхность теплообмена, омываемую воздушными потоками:



  1. Определим скорость движения воздуха через насадку:







  2. Определим критерий Рейнольдса по формуле:







  3. Определим критерий Нуссельта:







  4. Определим коэффициент теплоотдачи:







  5. Определяем водяные эквиваленты воздушных потоков:







  6. Определяем число единиц переноса тепла в регенераторе:



  1. Определим массу насадки, как массу алюминиевой фольги содержащейся в объеме насадки, учитывая, что поверхность фольги омывается воздухом с двух сторон:



  1. Определим соотношение водяного эквивалента насадки и минимального водяного эквивалента воздушного потока:



т.к. данное отношение = 19,02 > 5 , то поправочные коэффициент П, учитывающий частоту вращения насадки, равен : .

  1. Определим эффективность теплообмена по формуле:



  1. Определяем температуру воздуха на выходе из регенератора:





    температура точки росы tт.р.= 0,5С.

    tт.р. < tквыт. в вытяжном канале нет опасности замерзания

  2. Определим температуру поверхности на входе в регенератор со стороны соответственно приточного и вытяжного воздуха:





  1. Определим количество утилизированного тепла:



  1. Определим аэродинамическое сопротивление регенератора:



Рнаэродинамическое сопротивления насадки:



тркоэффициент местного сопротивления,тр = 0,4 при Re =119,3 (прил 1[3])



тркоэффициент местного сопротивления,тр = 0,55при Re =90,93 (прил 1[3])



Рвхпотери на входе в насадку:



kвх – 0,87 (см прил 4)



kвх – 0,94 (см прил 4)



Рвыхпотери на выходе из насадки:














СВОДНАЯ ТАБЛИЦА


Тип теплообменника

Приток

Вытяжка

?общ

Qэк

Наличие автоматики

tнач

tкон

?эф

?P

tнач

tкон

?эф

?P










Пластинчатый

2

13,22

0,34

475,7

35

21,54

0,38

396,6

0,1908

18794

нет

С промежуточным теплоносителем

17,28

0,74

111,3

16,67

0,72

76,16

0,4630

25590

нет

Вращающийся

28,51

 

33,57

8,49

 

35,57

0,8033

44402

нет

Вывод: для данных исходных параметров вытяжного и приточного воздуха, наиболее выгодным решением является применение вращающегося теплообменника, т.к. у него более высокая температурная эффективность и величина сэкономленного тепла, кроме того для данного теплообменника самые низкие потери давления по воздуху.

Список литературы


  1. Рекомендации по проектированию систем утилизации тепла удаляемого воздуха/ Сост. Ю.Г. Грачев; Перм. политехн. ин-т. Пермь, 1992.

  2. Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха с вращающимися регенераторами / Метод. руководство; ПГТУ. Пермь, 2000.


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации