Определение режимов течения воды в трубках и в межтрубном пространстве

5.1. Течение в трубках.

Кинематический коэффициент вязкости воды по средней температуре воды в трубках

ν_т = 0,272*10^-6м²/c (Таблица №1, Приложение)

Число Рейнольдса для воды в трубках

Re_т= W_тd_вн/ν_т= 0,913*13,2*10^-3/(0,272*10^-6)=44300

5.2. Течение между трубками.

Кинематический коэффициент вязкости воды по средней температуре между трубками

ν_мт = 0,357* 10^-6м²/c (Таблица №1, Приложение)

Гидравлический (эквивалентный) диаметр межтрубного пространства

d_{м.т .}= 4f_м.т//Р=4*0,0122/(π(d_н*n+D_вн)) =

= 4*0,0122/(π(0.016*37+0,158)) = 0,0207м = 20,7мм

В этой зависимости P – периметр внутреннего корпуса и всех трубок теплообменника.

Число Рейнольдса для воды в межтрубном пространстве

Re_мт=W_мт*d_мт/ν_мт = 0,911*0,0207/(0,357*10^-6)= 52820

Таким образом, течение и внутри трубок и в межтрубном пространстве турбулентное, т.к.

Re_т>Re_кр=2300 и Re_мт>Re_кр=2300

Определение коэффициентов теплоотдачи при течении воды в трубках и в межтрубном пространстве.

По таблице №3 (Приложение) при турбулентном течении воды в трубках А_5т=2957 (t₁=110⁰C)

По рекомендациям [1] коэффициент теплоотдачи при турбулентном течении воды в трубках

альфа_т = А_5т*W_т^0,8/d_вн^0,2 = 2957*0,913^0,8/0,0132^0,2 =

= 6533ккал/м²час*К = 7601Вт/м²К

По таблице №3 (Приложение) при турбулентном течении воды в межтрубном пространстве А_5т = 2647 (t₂ = 82,5⁰C) и в соответствии с [1]

альфа_мт = А_5мтW_мт^0,8/d_мт^0,2 = 2647*0,911^0,8/0,0207^0,2 =

= 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/альфа_т+б/λ+1/альфа_мт)]=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/(πd_cрn) = 24,85/(π*0,5(0,016+0,0132)*37) = 14,64м

Здесь:

d_ср- 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

L_т=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

L_м.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 №3