По таблице №3 (Приложение) при турбулентном течении воды в трубках А5т=2957 (t1=1100C)
По рекомендациям [1] коэффициент теплоотдачи при турбулентном течении воды в трубках
альфат = А5т*Wт0,8/dвн0,2 = 2957*0,9130,8/0,01320,2 =
= 6533ккал/м2час*К = 7601Вт/м2К
По таблице №3 (Приложение) при турбулентном течении воды в межтрубном пространстве А5т = 2647 (t2 = 82,50C) и в соответствии с [1]
альфамт = А5мтWмт0,8/dмт0,2 = 2647*0,9110,8/0,02070,2 =
= 5335ккал/м2*час*К = 6208Вт/м2К
7. Расчетный коэффициент теплопередачи определяем с учетом термического сопротивления загрязнений ( β = 0,65 по заданию) и термического сопротивления стенок стальных трубок теплообменника, принимая коэффициент теплопроводности стали λ=39ккал/м*час*К и толщину стенок трубок δ =(16-13,2)/2=1,4мм.
к=β/[(1/альфат+б/λ+1/альфамт)]=0,65/[1/6533+0,0014/39+1/5335]=1727ккал/м2*час*К = 2009Вт/м2К.
В этой зависимости коэффициент β=0,65 учитывает уменьшение эффективности теплопередачи из-за загрязнения поверхности теплообмена.
8. Среднелогарифмический температурный напор между греющей и нагреваемой водой.
|
|
Теплообменник противоточный и для него
∆t = (∆t1-∆t11)/ℓn(∆t1/∆t11) = ((140-95)-(80-70))/ℓп[(140-95)/(80-70)] = 35/ℓп([45/10)] = 23,270C = 23,30C
9. Необходимая поверхность водоводяного подогревателя.
Необходимую поверхность определим из уравнения теплопередачи
F = Q/(к∆t) = 1*106/(1727*23,3) = 24,85м2
Необходимая длина трубок по ходу движения греющей воды
L=F/(πdcрn) = 24,85/(π*0,5(0,016+0,0132)*37) = 14,64м
Здесь:
dср- средний диаметр трубок;
n=37 – количество трубок.
При длине трубок одной секции ℓ=4086мм (таблица №6, теплообменник МВН-2050-30) необходимо использовать
Z = L/ℓ = 14,64/4,086 = 3,6 - количество секций.
Принимаем z=4-количество секций теплообменника МВН-2050-30.
Тогда длина трубок по ходу движения воды равна
Lт=4*4086=16344мм,
а длина хода воды в межтрубном пространстве (по конструктивным соображениям расстояние между осями патрубков подвода и отвода воды выбираем равным 3500мм) равна
Lм.т.=4*3500=14000мм
11. Эскизный чертёж рассчитанного теплообменника привести на чертеже. Использовать данные таблицы №5 и таблицы №6, а также рис.3 (Приложение).
Курсовая работа третьего типа
Тепловой расчёт кожухотрубчатого теплообменника
Задание. Произвести тепловой расчет вертикального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации насыщенного пара бензола с расходом Gб=1000кг/час при атмосферном давлении.
Жидкий бензол отводится при температуре конденсации насыщенных паров. Охлаждающий агент - вода с начальной температурой – tв1=220С и конечной –tв11=320C. Термическое сопротивление поверхности теплообмена со стороны бензола – 0,0001м2час*К/ккал, а со стороны воды - 0,0007м2*час*К/ккал. Бензол в кожухотрубчатом теплообменнике конденсируется в межтрубном пространстве. Стальные трубки теплообменника имеют наружный диаметр dн=25мм и внутренний –dвн=21мм. Температура кипения бензола при атмосферном давлении tк=80,10С, а скрытая теплота парообразования бензола – r=94,5ккал/кг.
|
|
Решение.
1. Определяем основные параметры кожухотрубчатого теплообменника.
Больший температурный напор ∆tб = tк - tв1 = 80,1-22 = 58,10С
Меньший температурный напор ∆tм = tк - tв11 = 80,1-32 = 48,10С
Среднелогарифмический напор
∆t=(∆tб - ∆tм)/ℓn(∆tб/∆tм) = (58,1-48,1)/ℓп(58,1/48,1)=52,90С
Средняя температура охлаждающей воды
tв = tк - ∆t=80,1 - 52,9 = 27,20С
Тепловая нагрузка (теплопроизводительность)
Q=Gбr =1000*94,5=94500ккал/час=94500*427*9,81/3600 = 109958Вт ≈ 110кВт
Здесь:
r = 94,5ккал/кг - скрытая теплота парообразования бензола при атмосферном давлении;
Gб = 1000кг/час – массовый расход бензола (задано).