Задание. Выполнить поверочный тепловой и гидравлический расчёты

Выполнить поверочный тепловой и гидравлический расчёты

Нормализованного кожухотрубного теплообменного аппарата по ГОСТ 14245-,14246-,1427-79 – предназначен для охлаждения масла типа масло МК в количестве G₁=16 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:

=26,208 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:

23

С учётом поправки ориентировочная поверхность составит:

Целесообразно произвести расчёт следующего варианта:

, ,

5. Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи:

По значению числа Рейнольдса определяем, что у нас турбулентный 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 сопротивление трубного пространства равно:

Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве:

Принимаем n=12.

Число сегментных перегородок x=10.

Диаметр штуцеров к кожуху:

Скорость потока в штуцерах:

Скорость жидкости в самом узком сечении межтрубного пространства площадью

равна:

В межтрубном пространстве следующие местные сопротивления: вход и выход жидкости через штуцера, 10 поворотов через сегментные перегородки и 11 сопротивлений трубного пучка при его поперечном обтекании

Сопротивление межтрубного пространства равно:

Литература

1) « Основные процессы и аппараты химической технологии. Курсовое проектирование.» под редакцией Дытнерского. Москва-Химия 1983 г.

2) «Теплопередача» Исаченко Сукомел

3) «Основы теплопередачи» Беляев