Курсовой проект - Расчет кожухотрубного теплообменника - файл n1.doc

Курсовой проект - Расчет кожухотрубного теплообменника
скачать (229.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc230kb.02.11.2012 16:33скачать

n1.doc

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина

Кафедра теплотехники


Расчеты
к курсовой работе на тему:

«Расчет и проектирование теплообменника»

Т08.00.00.00.РР


Исполнил студент

группы 37Э Мягкова А.А.
Руководитель:

д.т.н., профессор Рудобашта С.П.

Расчет кожухотрубного теплообменника.
Задаемся противоточным движением теплоносителей.
1 Определение параметров теплоносителей
параметры воздуха:
В практических расчетах среднюю температуру теплоносителя определяют как среднеарифметическую начального и конечного ее значений:



При этой температуре:



параметры водяного пара:
Определяем давление пара Рг=3 ати + 1 атм = 4 атм = 4 105 Па

При этом давлении:













2 Определение тепловой нагрузки
расход теплоты составит



Расход охлаждающего воздуха:



Объемные расходы воды и воздуха:


3 Определение среднелогарифмической разности температур
Для противотока и прямотока применима формула



При противотоке теплоносителей



4 Ориентировочный выбор теплообменных аппаратов
Горячий теплоноситель (водяной пар) направим в межтрубное пространство, холодный (воздух) – по трубам.

Определим ориентировочно значение площади поверхности теплообмена, полагая ориентировочное значение коэффициента теплопередачи

k=60 Вт/(м 2 .К)


Выбранные аппараты сведем в таблицу.

[Основные процессы и аппараты химической технологии. М.:Химия,1991, изд.2]
Таблица 4.1-Параметры кожухотрубных теплообменников


Диаметр кожуха,

D, мм

Диаметр теплообменных труб, мм

Число ходов

Длина труб, м

Число теплообменных труб в одном аппарате, шт.

Поверхность

теплообмена

( в м 2) по

наружному

диаметру


325

20 2

2

2

90

11

325

25 2

1

2

62

10


5 Уточненный расчет теплообменных аппаратов
Вариант 1: D=325мм, d=20 2мм, z=2, n=90

Критерий Рейнольдса для охлаждаемого воздуха:



Критерий Прандтля:




Определяем коэффициент теплоотдачи для воздуха по формуле (Л [2], c.4):

, где

dвн – внутренний диаметр трубы, dвн=0,016 м;

Nu - критерий Нуссельта, определяется по формуле (Л [1], с.49)

, где

для воздуха соотношением можно пренебречь.




Определяем коэффициент теплоотдачи для водяного пара по формуле (Л [1], c.53 – для вертикальных труб):

, где
n – число труб, n=90

dн – наружный диаметр трубы, dн=0,020 м

Остальные параметры берем для конденсата водяного пара (т.е. воды) при температуре tг=143,61 0С:







=6307
Определяем коэффициент теплопередачи по формуле (Л [2], c.9):


, где

- толщина стенки, принимаем

- коэффициент теплопроводности материалов стенки, для углеродистых сталей
Произведем расчет другого выбранного нами теплообменка.
Вариант 2: D=325мм, d=25 2мм, z=1, n=62

Скорость и критерий Рейнольдса для воздуха:


Определяем коэффициент теплоотдачи для воздуха по формуле (Л [2], c.4):

, где

dвн – внутренний диаметр трубы, dвн=0,021 м;

Nu - критерий Нуссельта, определяется по формуле (Л [1], с.49)

, где

для воздуха соотношением можно пренебречь




В соответствии с табл. 2.2 [Л.1] примем термические сопротивления загрязнений равными


Определяем коэффициент теплоотдачи для водяного пара по формуле (Л [1], c.53 – для вертикальных труб):

, где

n – число труб, n=62

dн – наружный диаметр трубы, dн=0,025 м

Остальные параметры берем для конденсата водяного пара (т.е. воды) при температуре tг=143,61 0С:







=5570

Определяем коэффициент теплопередачи по формуле (Л [2], c.9):



, где

- толщина стенки, принимаем

- коэффициент теплопроводности материалов стенки, для углеродистых сталей
Определяем температуру стенки:



Поверхностная плотность теплового потока






Пересчитаем коэффициент теплопередачи.

1. Коэффициент теплоотдачи для водяного пара (?2).

Определим теплофизические константы при уточненной температуре стенки tcт2 =64,68

ccт2 = 4511 Дж/(кг ? К);

?cт2 = 0,503 ? 10–3 Па ? с

?cт2 =0,7054 Вт/(м ? K)



Для органической жидкости, предварительно пересчитав теплофизические константы и коэффициент для уточненной температуры tст1=141,99

?cт2 = 198,9 ? 10–6 Па ? с

?cт2 =0,6926 Вт/(м ? K)

=5632


Проверим принятые температуры стенки





Отличие температуры tст2 от ранее принятой около 3 %, поэтому расчет закончен.

Определяем расчетную площадь поверхности теплообмена:



При этом запас поверхности составит


Масса теплообменника по табл.2.8 Л [1] составит :М=575 кг.


6 Гидравлический расчет
Вариант 2: D=325мм, d=25 2мм, z=1, n=62, F=10 м2

Гидравлический расчет включает в себя определение суммарного сопротивления движению теплоносителя в каналах теплообменника, которое состоит из сопротивления трения о стенки каналов и местных сопротивлений , возникающих при изменении сечения канала и при входе и выходе теплоносителя из апарата:



Сопротивление трения о стенки каналов находим по формуле:

, где

l – длина трубы выбранного нами теплообменника, м;

- коэффициент трения рассчитываем по формуле (Л [1], c.69):
Скорость воздуха в трубах



Коэффициент трения равен



где -относительная шероховатость труб, -высота выступов шероховатостей (в расчетах можно принять =0,2мм).

Диаметр штуцеров в распределительной помпе (таблица 2.6)

Скорость воздуха в штуцерах:

,м/с



Гидравлическое сопротивление в трубном пространстве:





Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве



Число сегментных перегородок по табл. 2.7 х=8.

Диаметр штуцеров к кожуху dмтр.ш=0,1 м.

Скорость в штуцерах:



Скорость пара в межтрубном пространстве:



где = 0,013 м2 – наиболее узкое сечение межтрубного пространства.

В соответствии с формулой (2.36) [Л.1] гидравлическое сопротивление межтрубного пространства равно



Список использованной литературы


  1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Дытнерского Ю.И. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1991.- 495 с.

  2. Рудобашта С.П., Бабичева Е.Л. Теплотехника (основы теплообмена): Учебное издание / Под общ. ред. Рудобашты С.П.- М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2003. – 22 с.

  3. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т.2. – Калуга: Изд. Н.Бочкаревой, 2002. – 1028 с.

  4. Рудобашта С.П. Курс лекций



Оглавление


  1. Определение параметров теплоносителей 3

  2. Определение тепловой нагрузки 4

  3. Определение среднелогарифмической разности температур 4

  4. Ориентировочный выбор теплообменных аппаратов 5

  5. Уточненный расчет теплообменных аппаратов 5

  6. Гидравлический расчет 9

  7. Механический расчет основных узлов и деталей теплообменника 10

Список использованной литературы 11

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