![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Частина 1. Тепловий розрахунок водо-водяного теплообмінного апарата
- •Тепловий розрахунок водо-водяного теплообмінного апарата
- •Середньологарифмічний температурний напір
- •Обчислення середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •Розрахунок середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •Розрахунок коефіцієнта теплопередачі стінки зовнішньої ( кожухової) труби к4
- •Тепловий розрахунок водоводяного теплообмінного апарата
- •1.2.1 Загальні пояснення
- •1.2.2 Розрахунок температури первинного теплоносія на виході з теплообмінного апарата
- •1.2.3 Обчислення середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •1.2.5. Визначення лінійного коефіцієнта теплопередачі стінки теплообмінної труби
- •1.2.6 Розрахунок середнього температурного напору
- •Середньологарифмічний температурний напір
- •1.2.8. Визначення кількості секцій теплообмінного апарата
- •1.2.9. Розрахунок середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •1.2.10 Розрахунок середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •1.2.11.Розрахунок лінійного коефіцієнта теплопередачі стінки зовнішньої (кожухової) труби
- •1.1.12. Уточнення температур ,
- •1.2.13. Обчислення середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •1.2.14. Розрахунок середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •1.2.15. Розрахунок лінійного коефіцієнта теплопередачі стінки теплообмінної труби
- •1.2.16. Уточнення температур,
- •Розрахунок лінійного коефіцієнта теплопередачі стінки теплообмінної труби
- •1.2.17. Обчислення середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •1.2.18. Розрахунок середнього коефіцієнта тепловіддачі
- •1.2.19. Розрахунок лінійного коефіцієнта теплопередачі стінки теплообмінної труби
- •1.2.20. Уточнення температур,
- •1.2.21 Визначення коефіцієнта
- •Міністерство освіти і науки України Полтавський національний технічний університет ім. Ю.Кондратюка Кафедра теплогазопостачання і вентиляції
Частина 1. Тепловий розрахунок водо-водяного теплообмінного апарата
Тепловий розрахунок водо-водяного теплообмінного апарата
Вихідні данні
Розглядається нетеплоізольований водо-водяний теплообмінний апарат типу “труба у трубі” (Наявність накипу на стінках труб не враховується)
Гаряча вода (первинний теплоносій) рухається по внутрішній (теплообмінній) трубі, а відносно волога вода (вторинний теплоносій) рухається протитечією по кільцевому каналу (у кожусі).
Внутрішній діаметр теплообмінної труби ― d1 = 88 мм; зовнішній діаметр теплообмінної труби ― d2 = 95 мм; внутрішній діаметр зовнішньої (кожухової) труби ― d3 = 131 мм; зовнішній діаметр зовнішньої (кожухової) труби ― d4 = 138 мм; внутрішній діаметр труби, по якій рухається вторинний теплоносій (там, де вітсутня теплообмінна труба), ― d5 = 76 мм; зовнішній внутрішній діаметр труби, по якій рухається вторинний теплоносій (там, де вітсутня теплообмінна труба), ― d6 = 82 мм.
Температура первинного теплоносія на вході до теплообмінного апарата ― t1’ = 142˚ C; температура вторинного теплоносія на вході до теплообмінного апарата ― t2’ = 44 ˚ C; температура вторинного теплоносія на виході з теплообмінного апарата ― t2’’ = 71˚ C; температура навколишнього середовища ― tп = 11˚ C. Витрата первинного теплоносія ― G1 = 2100 кг/год; витрата вторинного теплоносія G2 = 1890 кг/год.
Визначити: кількість секцій водо-водяного теплообмінного апарата.
Розрахунок температури первинного теплоносія на виході з теплообмінного апарата.
Кількість теплоти, яку сприймає вторинний теплоносій від первинного теплоносія обчислюється за формулою
де
втрата вторинного
теплоносія, кг/с;
- температура вторинного теплоносія
відповідно на вході до теплообмінного
апарата і на виході з нього, ˚
C;
―
середня
масова ізобарна теплоємність вторинного
теплоносія в інтервалі температур від
,
кДж/(кг
˚C);
Кількість теплоти,
котру сприймає вторинний теплоносій
від первинного теплоносія, обчислюється
за формулою
Вт
Температура
первинного теплоносія на виході
з теплообмінного апарата
визначається за допомогою формул
=»
де
- температура первинного теплоносія на
вході до теплообмінного апарата ,˚
C;
- кількість теплоти, яку віддає первинний
теплоносій вторинному теплоносію, Вт;
- кількість теплоти, котру сприймає
вторинний теплоносій від первинного,
Вт;
– втрата теплоти у навколишнє середовище
теплообмінним апаратом;
значення коефіцієнта b спочатку береться орієнтовно;
– витрата
первинного теплоносія, кг/с;
―середня масова
ізобарна теплоємність первинного
теплоносія в
інтервалі температур
від
,
кДж/(кг
˚C);
˚C
Виконаємо перерахунок:
Обчислення середнього коефіцієнта тепловіддачі
Середній коефіцієнт
тепловіддачі від первинного теплоносія
до внутрішньої поверхні стінки
теплообмінної труби
,
Вт/(м2∙∙˚C),
визначається за допомогою формули:
Знаходимо критерій Нуссельта:
де
індекси 1, с1 показують, що фізичні якості
первинного теплоносія встановлюються
відповідно при середній температурі
первинного теплоносія
та при середній температурі внутрішньої
поверхні стінки теплообмінної труби
Nu – критерій Нуссельта;
– внутрішній
діаметр теплообмінної труби;
– коефіцієнт
теплопровідності первинного теплоносія,
Вт/(м
˚C);
–
критерій Рейнольдса;
–
коефіцієнт,
який ураховує зміну
середнього коефіцієнта тепловіддачі
за довжиною труби.(спочатку орієнтовно
приймаємо
)
Формула
використовується, якщо 104<Re1<106; 0,6<Pr1<2500
Знайдемо спочатку Re:
Знайдемо
:
Середня
температура первинного теплоносія
обчислюється
за формулою
)=0,5(142+119,47)
=
131 ˚C;
Знайдемо
густину
при температурі
:
;
Знайдемо
густину
при температурі
:
Швидкість первинного теплоносія:
Коефіцієнт Рейнольдса:
Отже, режим руху первинного теплоносія турбулентний.
Тепер знайдемо критерій Прандтля:
при
температурі
˚C
При
температурі
Розраховуємо критерій Нуссельта:
дезнаходиться при температурі
˚C.
Розрахунок середнього коефіцієнта тепловіддачі
Середній
коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої
поверхні стінки теплообмінної труби
до вторинного теплоносія,
,
обчислюється за формулою:
де
– коефіцієнт
теплопровідності вторинного теплоносія,
Вт/(м
˚C);
–еквівалентний
діаметр кільцевого каналу;
–зовнішній діаметр
теплообмінної труби, м;
–внутрішній
діаметр зовнішньої(кожухової) труби,
м;
Критерій
Нуссельта
при турбулентному режимові руху води
в кільцевому каналі можна визначити за
формулою:
де індекси 2, с2
показують, що фізичні якості вторинного
теплоносія визначають відповідно при
середній температурі вторинного
теплоносія
та при середній температурі зовнішньої
поверхні стінки теплообмінної труби
.
Формула дійсна за
умов
Знаходимо критерій Рейнольдса:
Знайдемо
:
де
знаходиться при температурі
=984,25
;
Розраховуємо критерій Рейнольдса:
Знайдемо
густину
при температурі
:
Отже, режим руху вторинного теплоносія ― турбулентний.
Знаходимо
критерій
при температурі
:
=3,12
Температура
При
температурі
Визначення коефіцієнта тепловіддачі стінки труби k1
де
– коефіцієнта
тепловіддачі стінки теплопровідної
труби,
Вт/(м2
˚C);
–коефіцієнт
теплопровідності матеріалу(сталі)
стінки теплообмінної труби, Вт/(м
˚C);
–товщина стінки
теплообмінної труби;
Температура
Розрахунок середнього температурного напору
де
і
– відповідно більша та менша крайова
різниця температур між первинним і
вторинним теплоносіями,
визначається за схемою зміни температур
уздовж поверхні теплообміну.