Тепловой и гидромеханический расчёт пластинчатых теплообменников

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

ения канала

приведенная длина канала

условный диаметр углового отверстия

Расчёт выполнен по методике в соответствии с РТМ 26-01-36-70 Теплообменники пластинчатые. Методы тепловых и гидромеханических расчётов. УкрНИИхиммаш,1970г.

теплообменный теплоноситель температурный конструктивный

2. Тепловой расчёт

 

1.Количество тепла, передаваемого в единицу времени:

 

 

2.Расход нагреваемой воды:

 

 

3.Средний температурный напор:

Схема потоков:

 

 

Первое приближение:

4.Рациональная скорость движения воды в каналах теплообменника:

Для ориентировочного расчёта скорости W1 движение воды в каналах между пластинами принимаем коэффициент теплоотдачи со стороны хода воды

 

(*)

 

где и - теплопроводность и толщина слоя загрязнений на стенке со стороны хода воды

 

,

 

где - коэффициент общего гидравлического сопротивления единицы относительной длины извилистого щелевидного канала, безразмерный

Тогда:

 

 

. Критерий Рейнольдса:

 

 

6. Проверим принятое значение коэффициента общего гидравлического сопротивления:

 

,

 

что достаточно близко к принятой величине

. Критерий Прандтля Pr1 и Prст при :

 

Pr1 =1,89

 

. Критерий Нуссельта:

 

 

. Коэффициент теплоотдачи от воды к стенке:

 

 

. Рациональная скорость движения воды в каналах теплообменника:

для ориентировочного расчёта скорости W2 принимаем

 

(**)

 

где и - теплопроводность и толщина слоя загрязнений со стороны хода воды

 

 

Тогда:

 

 

. Критерий Рейнольдса:

 

 

. Проверим принятое значение коэффициента общего гидравлического сопротивления:

 

,

 

что достаточно близко к принятой величине

. Значение критериев Прандтля иPr2 и Prст для воды при:

 

 

. Критерий Нуссельта:

 

. Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

 

 

. Термическое сопротивление стенки пластины и загрязнений на ней: термические сопротивления загрязнений на стенке (выразив ?1 и ?2 из(*)и (**)):

 

 

. Коэффициент теплопередачи при выбранных выше скоростях:

 

 

. Поверхность теплообмена:

 

 

Принимаем ближайшую стандартную поверхность теплообмена

 

3. Конструктивный расчёт

 

. Площадь поперечного сечения пакета:

по стороне хода греющей воды

 

 

по стороне хода нагреваемой воды

 

 

. Количество каналов в одном пакете:

для греющей воды

 

 

принимаем

 

для нагреваемой воды

 

 

принимаем

. Число пластин в одном пакете:

для греющей воды

 

 

для нагреваемой воды

 

 

. Поверхность теплообмена одного пакета:

для греющей воды

 

 

для нагреваемой воды

 

 

. Количество пакетов в аппарате:

по стороне хода греющей воды

 

 

принимаем

по стороне хода нагреваемой воды

 

 

принимаем

. Число пластин в аппарате:

 

 

. Схема компоновки пластин в аппарате при X1=7 и X2=5:

 

 

Второе приближение:

. Фактическая площадь поперечного сечения пакетов для принятого аппарата:

 

 

. Фактическая скорость движение воды в каналах:

 

 

Проверим величину выбранной поверхности теплообмена при фактических скоростях рабочих сред.

Критерий Рейнольдса:

 

Критерий Нуссельта:

 

 

Коэффициент теплоотдачи:

 

 

Коэффициент теплопередачи:

 

 

Поверхность теплообмена:

 

 

Выбранная поверхность теплообмена F=110м2 и схема компоновки удовлетворяют заданным исходным условиям.

 

4. Гидромеханический расчёт

 

Из предыдущих разделов расчёта имеем:

. Фактические скорости движения кислоты и воды в каналах теплообменника:

 

W1=0,321 м/с W2=0,421 м/с

 

Критерий Рейнольдса:

 

Re1=8152,9 Re2=9464,8

 

. Коэффициент общего гидравлического сопротивления единицы относительной длины канала:

 

 

. Гидравлическое сопротивление пакетов пластин:

 

 

. Проверим скорости движения воды в штуцерах входа и выхода:

 

 

Так как скорость воды в штуцере меньше расчётной W0=2,5 м/с, то не рассчитываем местное гидравлическое сопротивление штуцера:

. Общее гидравлическое сопротивление теплообменника:

для греющей воды

для нагреваемой воды

. Сопоставим заданные максимально допустимые гидравлические сопротивление с расчётным условие:

 

или

 

Что удовлетворяет заданному условию.

. Расчёт мощности, необходимый для преодоления гидравлических сопротивлений при прокачивании воды через теплообменник:

 

 

где и - коэффициенты полезного действия насосов

- насос КНЗ-8/32

- насос 6К-8б

Таким образом, расчёт показал, что для заданных условиях требуется теплообменник:

Т