Расчет трубчатого теплообменника. Расчет камерной сушилки - файл n1.docx

Расчет трубчатого теплообменника. Расчет камерной сушилки
Скачать все файлы (146.4 kb.)

Доступные файлы (2):
n1.docx89kb.10.01.2012 19:19скачать
n2.docx67kb.24.05.2012 14:56скачать

n1.docx

  1   2

Расчет трубчатого теплообменника

Исходные данные.

  1. Тип теплообменника - вертикальный

  2. Подача теплоносителя – в межтрубное пространство.

  3. Производит по массе на нагреваемой жидкости Gчас=179*10і

  4. Плотность жидкости ƿ=981 кг/мі

  5. Внутренний диаметр труб d=30*10?ім

  6. Скорость движения жидкости Wжид=1,5 м/с

  7. Количество ходов Z=4

  8. Размещение труб в пучке – шахматное

  9. Количество шестиугольников а0=7

  10. Расположение перегородок в трубном пространстве – н

  11. Крепление труб в трубной решетке – сварка

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист


Разраб.

Романов В.В.

Провер.

Денисюк Е. А.

Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Расчеты трубчатого теплообменника и камерной сушилки

Лит.

Листов
НГИЭИ гр. 08-ТО

Начальная температуры воды t1=5 C

  1. Конечная температура воды t2=70 С

  2. Теплоноситель – конденсирующийся водяной пар

  3. Давление пара (абсолютное) р=1,50 ат

  4. Высота теплообменника Н=1 м

1Геометрический расчет

При выполнении геометрического расчета трубчатого теплообменника находят те геометрические размеры, которые можно определить по исходным данным, а также по принятым в процессе расчета геометрическим величинам. Геометрические размеры, расчет которых связан с применением теплотехнических величин, определяются в тепловом расчете.

Основной расчетной формулой, связывающей заданную производительность по жидкости, протекающей в трубах, с принимаемыми геометрическими размерами и скоростью, является формула расхода:



где - секундный расход, м3/с;

- внутренний диаметр трубы, м;

- количество труб в ходу;

- скорость движения жидкости в трубах, м/с.

При заданной производительности по нагреваемой жидкости расчет производится в следующем порядке.

    1. Определение секундного объемного расхода жидкости (если задана часовая производительность по массе):



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

где - часовой расход жидкости, кг/ч;

- плотность воды, кг/м3.



1.2 Определение требуемого (по расходу жидкости или газа) количества труб в ходу:



Принимают скорость движения по трубам:

жидкости =0,3-1,5 м/с; газа = 5-10 м/с.

Диаметр нагревательной трубы принимают в зависимости от производительности (рекомендуется =(20-30)·10-3м).



Принимаем = 48

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист



    1. Определение требуемого количества труб в пучке теплообменика с учетом количества ходов z:

nп=nх*z

nп = 48*4= 191

Количество ходов в теплообменнике (если не задано) выбирают с учетом требуемого перепада температур теплоносителя, движущегося в трубном пространстве; дополнительно учитывают требования компактности теплообменника.

Многоходовые теплообменники применяют для нагревания жидкостей на большие перепады температур. Обычно при нагреве воды Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

на один ход можно принять 10-30°С температурного перепада. Чем больше ходов в теплообменнике, тем он компактнее, удобнее в эксплуатации и монтаже.

Если теплообменник должен работать как конденсатор, а не как нагреватель жидкости, в нем предусматривают только один ход.

Ходы устраивают за счет перегородок в распределительных коробках над трубными решетками, которые организуют последовательное движение жидкости по этим ходам.

Обычное расположение перегородок - радиальное, обеспечивающее простоту конструкции и одинаковое количество труб в ходу для создания лучших гидродинамических и термокинетических условий работы теплообменника.

При размещении пучка труб на трубной решетке по шестиугольникам радиальные перегородки располагают по диагоналям или нормально сторонам шеcтиyгoльника, а также смешанно. При диагональном и нормальном расположении перегородок можно получить 2, 3 или 6 ходов; при смешанном расположении (по диагоналям и нормально) получают 4 или 12 ходов.

Отверстия для труб под перегородками не делают, что необходимо учесть при определении действительного количества труб. Имеется в виду, что попадающие на перегородки трубы не устанавливают, общее количество соответственно уменьшается.

1.4 Определение действительного количества труб теплообменника в ходу и в пучке (nхд и nпд).

Данный раздел решает собственно задачу геометрического расчета.

Он позволяет с учетом рационального размещения и исключения из расчета труб, попадающих на перегородки, подобрать их количества в Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

ходу и в пучке (nхд и nпд) соответствующие расчетным значениям nх и nп (3, 4,5).

Сначала следует определиться со схемой размещения труб на решетке теплообменника (если оно не задано).

Параллельное (коридорное) размещение труб применяют редко – при конструировании теплообменников с вынимаемым пучком труб (для чистки межтрубного пространства). Размещение труб по такой схеме наименее компактное.

Кольцевое (по концентрическим окружностям) размещение труб также не получило широкого распространения. Оно недостаточно удобно и экономически выгодно: межтрубный шаг в каждом ряду получается разным, что затрудняет разметку, изготовление и сборку трубных решеток; при диаметре трубной решетки большем 12 значений межтрубного шага теплообменник с кольцевым размещением труб более громоздок, чем с шахматным.

Шахматное (по периметрам правильных шестиугольников или равносторонних треугольников) размещение труб на трубной решетке является наиболее рациональным по простоте, компактности и технологичности устройства. Поэтому практически все расчеты ведут для этого размещения.

Основной геометрический параметр количества труб на трубной решетке при шахматном размещении - количество шестиугольников (а0).

Количество труб, расположенных на стороне наибольшего шестиугольника (а) и на его диагонали с учетом центральной трубы (b), определяют из соотношений:

a=a0+1

а=7+1=8

b=2a-1=2a0+1

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

b=2*8-1=15

Тогда количество труб в основном пучке (по периметрам шестиугольников с учетом центральной трубы):

n0=3(a0+1)+1=3a(a-1)+1=3/4(b2-1)+1

n0 = 3*7*(7+1)+1=169

При a0>6 (а>7) на площади каждого из шести сегментов трубной решетки возможно размещение дополнительных труб в один, два или три ряда.

Количество рядов дополнительных труб на сегменте и количество труб в ряду первом, втором и третьем (соответственно a1, а2, а3) зависит от количества шестиугольников (a0) и может быть найдено по формулам:

a1= a0 *4 = 8 -4 = 4

Общее количество дополнительно размещаемых на трубной решетке труб:

nдоп=6123)

nдоп= 6*(3+0+0)=18

Общее количество всех труб, размещаемых на трубной решетке при а0>6 (а>7):

nобщ= n0+ nдоп

п общ =169+18= 241

При установке в днище теплообменника (распределительной коробке) перегородок часть общего количества труб, попадающих на перегородки, выпадает из пользования.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

Если считать за перегородку ее часть, измеренную от центральной трубы до периферии теплообменника, то количество перегородок в виде сверху (точнее – количество ходов неустановленных труб) равно количеству ходов z.

Количество труб (не установленных) под перегородкой без учета центральной трубы при разном расположении перегородки:

для диагонального расположения: nнуд = а0 =7

для смешанного расположения:

для нормального расположения:

где у =0 при a0 - четном; у = 1 при a0- нечетном;

- количество труб (yе установленных) под нормальной перегородкой из числа дополнительных:

= 0 при а0=8; 10;12;

= 1 при а0=7; 9; 11; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 22;

=2 а0=21; 23.

Действительное количество труб в ходу:



где - количество ходов; - полное количество неустановленных под перегородкой труб.



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

находят по формулам (10), (11), (12) в зависимости от размещения перегородок.

Действительное количество труб в пучке () находят по формуле (4) с учетом действительного количества труб в ходу .

Nng=42*4=168

1.5 Определение внутреннего диаметра корпуса аппарата (диа

метра трубной решетки)

В общем случае имеем:

D=(b-1)t+dнар+2, м

где b - количество труб по диагонали шестиугольника;

t - шаг размещения труб (по центрам), м;

dнар - наружный диаметр трубы, м;

- зазор между крайней трубой в диагонали пучка и кожухом, принимаемый конструктивно.

D=0,042*(15-1)+0,034+2*0,0042=0,706

Шаг размещения труб на решетке:

t = , м

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

где = 1,3-1,5 коэффициент при закреплении труб в решетке способом развальцовки, = 1,25 при закреплении труб сваркой;

- внутренний диаметр трубы, м;

= (2-З,0)l0-3, м - толщина стенки трубы.

t=1,25*(0,030+2*0,002)=0,0425

Примем:



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

Тогда:

D=t, м

D=0,0425*15=0,7

Полученный диаметр обычно увеличивают до рекомендуемого нормалями на обечайки аппаратов.

При изготовлении кожуха из готовых труб рекомендуют наружные диаметры 159, 273 и 325мм. При изготовлении кожуха сваркой из свернутого листа внутренний диаметр принимают от 400 до 3000 мм с интервалом 200 мм (в учебных целях -50мм).

При зазоре ()/2 целесообразно увеличить коэффициент и пересчитать диаметр.

По расчетам п.п. l.4 и 1.5 вычерчивают расчетную схему поперечного сечения пучка с указанием основных конструктивных размеров.

1.6 Определение диаметра подводящего жидкость патрубка:



где - скорость движения жидкости в патрубке, м/с (рекомендуемые значения: = 1,0 – 2,5 м/с – несколько больше скорости движения в трубах).



1.7. Уточнение скорости движения жидкости в трубах, м/с

, м/с

где - действительное количество труб в ходу,



1.8 Определение коэффициентов использования и заполнения трубной решетки.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

Коэффициент использования трубной решетки представляют как отношение количества размещенных труб к количеству труб в одноходовом теплообменнике без использования сегментных пространств:





Коэффициент заполнения трубной решетки обычно рассчитывают как отношение свободного сечения трубной решетки (суммарной площади поперечного сечения размещенных труб) к площади трубной решетки. По Федорову Н.Е. правильнее вести расчет по площади, необходимой для размещения труб на решетке, т.е. с учетом толщины стенки трубы и условий ее закрепления на решетке, которые определены коэффициентом . Тогда коэффициент заполнения трубной решетки:





2Тепловой расчет.

В тепловом расчете определяют расчетные характеристики процесса, а также те размеры аппарата, /которые зависят от них. Основные расчетные зависимости, используемые здесь - уравнение теплопередачи и формулы тепловой нагрузки.

2.1. Тепловая мощность теплообменника (тепловая нагрузка) по нагреваемой жидкости.

, Вт

где - теплоемкость жидкости, Дж/кгК;

, - температура жидкости на выходе и входе теплообменника, °С;

- 1,02 – 1,05 – коэффициент, учитывающий тепловые потери;

= 4,178*10і Дж/кг (приложение)



2.2 Определение средней логарифмической разности температур (среднего температурного напора).

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

При нагреве жидкости за счет конденсации пара:



Где =tкондтемпература конденсации (насыщенного пара)

= 112 С (приложение)



  1   2
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации