Изучение конструкций и разработка алгоритма расчета кожухотрубного рекуперативного теплообменного аппарата с гладкими трубами

Страницы работы

6 страниц (Word-файл)

Содержание работы

3. Лабораторная работа № 3

Изучение конструкций и разработка алгоритма расчета

кожухотрубного рекуперативного теплообменного аппарата

с гладкими трубами

Целью работы является углубленное изучение процессов, протекающих в теплообменных аппаратах.

Основными задачами, выполняемыми в ходе работы, являются изучение взаимного влияния конструкционных решений на процессы теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах.

3.1. Изучение конструкций кожухотрубных теплообменных аппаратов с гладкими трубами

Первая часть работы посвящена изучению конструкций кожухотрубных теплообменных аппаратов с прямыми гладкими (неоребренными) трубами. Данный тип теплообменных аппаратов традиционно является самым распространенным в судовых энергетических установках. На рис. 3.1 представлена компоновочная схема теплообменного аппарата данного вида.

Конструкции кожухотрубных теплообменных аппаратов других видов и их конструктивные особенности изучаются во время занятия по наглядным материалам (плакаты, слайды и пр.). Особое внимание уделяется конструкциям основных узлов теплообменников, способам организации движения потоков теплоносителей и т. д.

По итогам выполнения первой части студенты должны представить рисунок (компоновочную схему) и спецификацию основных элементов ТА.  Конструкция  ТА  должна предусматривать возможность его дрениро-

Рис. 3.1. Кожухотрубный теплообменный аппарат

1 − входная камера; 2 − кожух; 3 − теплообменная труба; 4 − опора; 5 − крышка задней камеры; 6 − трубная доска; 7 − компенсатор

вания после отключения для хранения или ремонта. Вид теплообменного аппарата − в соответствии с вариантом задания (приложение 4).

3.2. Алгоритм теплового расчета рекуперативных

теплообменных аппаратов

Тепловой расчет любого рекуперативного теплообменного аппарата сводится к совместному решению двух уравнений: теплового баланса и теплопередачи.

В соответствии с уравнением теплового баланса количество теплоты, отведенной от теплоотдающего теплоносителя (ТОТ) (Q1), равно количеству теплоты, подведенной к тепловоспринимающему теплоносителю (Q2)

½Q1½ = Q2 = Q*.                                    (3.1)

При постановке задачи расчета, в зависимости от назначения теплообменного аппарата, как правило, бывают известными величины, характеризующие теплоноситель, который является основным (охлаждаемая среда −  в охладителях, нагреваемая − в нагревателях и т. п.) − расходы и значения концевых температур. Известными бывают значения отдельных величин для второго теплоносителя (например, температура забортной воды для охладителей воды внутреннего контура системы охлаждения судовых дизелей). В этом случае следует задаться значением одной из неизвестных величин, которое должно быть уточнено при выполнении расчета теплообменного аппарата.

Количество отводимой (подводимой) теплоты определяется из выражений:

− в случае отсутствия изменения агрегатного состояния теплоносителей

                            |Q| = М (t'' − t'),                                        (3.2)

или 

                            |Q| = V(t'' − t'),                                       (3.3)

где M и V –  соответственно, массовый (кг/с) и объемный (м3/с) расходы теплоносителя;  − средняя массовая изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг∙К) в интервале температур (t', t'');  − средняя объемная изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(м3∙К) в интервале температур (t', t'')); t', t'' − температуры теплоносителя, соответственно, на входе в теплообменный аппарат и на выходе из него;

− при изменении агрегатного состояния теплоносителей (конденсаторы, испарители и пр.)

|Q| = М(iвых – iвх),(3.4)

где iвх, iвых – энтальпии теплоносителя соответственно на входе в теплообменный аппарат и на выходе из него, кДж/кг.

Уравнение теплопередачи записывается в следующем виде

Q = kDtF,              (3.5)

где  k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К);

Dt – температурный напор, °С;

F – площадь поверхности теплообмена, м2.

По итогам решения уравнения теплового баланса  определяются значения величин, необходимых для решения уравнения теплопередачи. Уравнение теплопередачи решается относительно площади поверхности теплообмена, после чего производится ее окончательная компоновка. Расчет теплообменных аппаратов производится в следующей последовательности:

·  из (3.2), (3.3) или (3.4) определяется количество теплоты, необходимой для получения требуемых выходных параметров теплоносителей (Q1 или Q2 − в зависимости от задания);

Похожие материалы

Информация о работе