Тепловой и гидравлический расчёт кожухотрубчатого теплообменника
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
?убы собирают в пучок. В технике часто встречаются два основных типа трубных пучков: шахматный и коридорный.
Течение жидкости в пучке имеет достаточно сложный характер. Рядом стоящие трубы пучка оказывают воздействие на омывание соседних. Обычно пучок труб устанавливают в каком-либо канале, поэтому движение в пучке может быть связано с течением в канале. Известны два основных режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный. Форма течения жидкости в пучке во многом зависит от характера течения в канале перед пучком. Если при данном расходе и температурах течение в канале, где установлен пучок, турбулентное при отсутствии пучка, то оно будет обязательно турбулентным и в пучке, так как пучок является прекрасным турбулизатором. Однако, если пучок помещён в канале, в котором до его установки имел место ламинарный режим течения, то в этом случае в зависимости от числа Re можно иметь как одну, так и другую форму течения.
В настоящее время наиболее изученным является смешанный режим, который часто встречается в технике. Смешанному режиму соответствует числа Re от 1000 до 100000. Рассмотрим его основные особенности.
Омывание первого ряда труб и шахматного и коридорного пучков аналогично омыванию одиночного цилиндра. Характер омывания остальных труб сильно зависит от типа пучка. В коридорных пучках все трубы второго и последующих рядов находятся в вихревой зоне впереди стоящих труб, причём циркуляция жидкости в вихревой зоне слабая, так как поток в основном проходит в продольных зазорах между трубами (в коридорах). Поэтому в коридорных пучках как лобовая, так и кормовая часть трубок омываются со значительно меньшей интенсивностью, чем те же части одиночной трубки или лобовая часть трубки первого ряда в пучке. В шахматных пучках характер омывания глубоко расположенных трубок качественно мало отличается от характера омывания трубок первого ряда.
Теплоотдача пучков труб зависит также от расстояния между трубами, которое принято выражать в виде безразмерных характеристик s1/d и s2/d, называемых соответственно относительными поперечным и продольным шагами.
1. Задание
теплообменный аппарат кожухотрубный расчет
Выполнить поверочный тепловой и гидравлический расчёты нормализованного кожухотрубного теплообменного аппарата по ГОСТ 14245- ,14246- ,1427-79 - предназначен для охлаждения масла типа масло МС-20 в количестве G1=4 кг/с от начальной температуры масло охлаждается до . Охлаждение осуществляется водой с начальной температурой и конечной .
2. Поверочный расчёт кожухотрубчатого теплообменного аппарата
1.Определение тепловой нагрузки :
Вт
2.Определим расход воды из уравнения теплового баланса :
=7,42 кг/с
3.Определение среднелогарифмической разности температур :
=43,28
4.Ориентировочный выбор теплообменника. В трубное пространство с меньшим проходным сечением целесообразно направить теплоноситель с меньшим расходом , т.е. горячий раствор . Это позволит выровнять скорости движения теплоносителей и соответвующие коэффициенты теплоотдачи , увеличивая таким образом коэффициент теплопередачи . Кроме того , направляя поток холодной жидкости в межтрубное пространство , можно отказаться от теплоизоляции кожуха теплообменника.
Примем ориентировочное значение , что соответствует развитому турбулентному режиму течения в трубах. Очевидно , такой режим возможен в теплообменнике , у которого число труб диаметром
мм :
принимаем
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному течению :
Ориентировочное значение поверхности теплообмена :
Поправка для среднелогарифмической разности температур определим по уравнению :
С учётом поправки ориентировочная поверхность составит :
Целесообразно произвести расчёт следующего варианта :
, ,
5.Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи :
По значению числа Рейнольдса определяем , что у нас переходной режим течения :
Площадь сечения потока в межтрубном пространстве между перегородками -
Термические сопротивления
.
Повышенная коррозионная активность этих жидкостей диктует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб . Теплопроводность нержавеющей стали примем равной
Сумма термических сопротивлений стенки и загрязненной воды равна
Коэффициент теплопередачи равен
Требуемая поверхность составит
Из выбранного ряда подходит теплообменник с трубами длиной 3,0 м и номинальной поверхностью
При этом запас
Масса теплообменника :
4.Гидравлический расчёт теплообменного аппарата
Скорость жидкости в трубах :
- относительная шероховатость труб;
- высота выступов шероховатостей равна 0,2 мм .
Коэффициент трения :
Диаметр штуцеров в распределительной камере
;
Скорость в штуцерах :
В трубном пространстве следующие местные сопротивления : вход в камеру и выход из неё , 1 поворот на , четыре входа в трубы и четыре выхода из них .
Гидравлическое сопр