Тепловой расчет теплообменного аппарата типа «Труба в трубе»

Страницы работы

Содержание работы

Филиал государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Московский энергетический институт

(технический университет)»

в г. Волжском.

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Тепловой расчет теплообменного аппарата

типа «труба в трубе»


Студент:

Группа:

Преподаватель:

Шевченко А.С.

                                         АТП-1-01

Литвинов С.А.


Волжский 2003

Исходные данные:


1 - горячий теплоноситель

            масло МС-20

w1 = 0,5 м/с

t1’= 105°C

t1”= 60°C

2 - холодный теплоноситель

            вода

w2 = 4,0 м/с

t2’= 24°C


d2/d1 = 36/32 мм, D = 58 мм, материал стенки - латунь l = 115 Вт/м.град,

потери теплоты D = 1,5%, длина секции l1 = 1,9 м.

Решение:

1. Определение количества передаваемой теплоты и параметров потоков, проходящих через аппарат.

   Средняя температура масла:    tcp1 = 0,5(t1’+t1”) = 0,5(105+60) = 82,5°C.

   При этой температуре для масла МС-20: r1 = 857,516 кг/м3, Ср1 = 2,2355 кДж/кг.град.

   Расход масла:  G1=w1צ1×r1 = 0,5×0,25×3,141×(0,032)2×857,516=0,345 кг/с.

   Количество передаваемой теплоты: Q1=G1×Cp1× (t1’-t1”)=0,345×2,2355×45=34,706 ,кВт.

С учетом тепловых потерь:Q2=Q1(1-D/100)=34,706×0,985=34,185 ,кВт.

Принимаемая температуру воды  t2”=27 оС, таким образом, tср2=25,5 оС следовательно,   Ср2 = 4,1767 кДж/кг.град, плотность r2 = 996,45 кг/м3.

 Расход воды: G2=w2צ2×r2 = 4×0,25×3,141×(0,036)2×996,45=4,057 кг/с.

Температура охлаждающей воды на выходе:  t2” =27 oC

     Средняя температура воды:   tcp2 = 0,5(t2’+t2”) = 0,5(24+27) = 25,5°C

Отличие менее 2%

2. Выбор теплофизических характеристик потоков.

            Для масла МС-20 при tcp1 = 82,5°C:

n1= 36,275.10-6 м2/с; Prж1= 546; l1= 0,12675 Вт/м.град; b1= 6,61.10-4 К-1

            Для воды при tcp2 = 25,5°C:

n2= 0,895.10-6 м2/с; Prж2= 6,14; l2= 60,945 .10-2 Вт/м.град

3. Определение среднелогарифмической разности температур.

t1’= 105°C® t1”= 60°C                                             Dtб= 105-24= 81

                        t2”= 27°¬t2’= 24°C                                              Dtм= 60-27 = 33

            Определим среднелогарифмическую разность температур:

Dtср=(Dtб - Dtм)/ln(Dtб/Dtм)=53,5

4. Расчет коэффициента теплопередачи.

            Число Рейнольдса для масла:                

            441<2320 Þ режим движения ламинарный.

            Определим коэффициент теплоотдачи от масла к стенке:

            Так как температура стенки неизвестна,  в первом приближении принимаем

tc1 = tcp1Dt/2 = 82,5 - 45/2 = 60°C. При этой температуре Prc1=1340.

            Число Грасгофа:                  

  ,Вт/м2×град

            Число Рейнольдса для охлаждающей воды:    dэкв=D - d2= 0,058 - 0,036 = 0,022 м

 ;  98324>10 000 Þ режим движения турбулентный

Примем tc2 = tcp2Dt/2 = 25,5 + 3/2 = 27°C Þ Prc2=5,9

    ,Вт/м2×град

Линейный коэффициент теплопередачи:

    ,Вт/м×град

Определяем температуры стенок:

oC(было принято 60°С)

oC  (было принято 27°С)

При tc1=29,75°C для масла МС-20 Prc1=7309,8 и            =0,523 (было 0,8)

   При tc2=26,1°C для воды Prc2=6,044 и   =   1,9  (было   1,00)                                   

            С учетом новых значений поправок:               Nu1=22,63       a1=89,63 Вт/м2.град

Nu2=756,8     a2=20942,1 Вт/м2.град

            Новое значение коэффициента теплопередачи: kl=2,7,Вт/м×град

           Уточним значения температур стенок:  tс1=32оС(было29,75 оС)

tс2=25,7оС(было 25,5оС)

            Совпадение достаточно точное.

5. Определение поверхности теплообмена.

            Общая длина теплообменника:              L=Q1/(kl×p×Dtcp)=34,706/(2,7×3,14×53,5)=76,5 м

            Поверхность теплообмена:                   F=p×d1×L=3,14×0,03×76,5=7,7 м2

            Число секций:                                           z=L/l1=76,5/1,9=40 штук

Похожие материалы

Информация о работе