Курсовая работа по теплотехнике

Курсовая работа по теплотехнике

«Тепловой расчет теплообменных аппаратов»

 

Задание №6

 

.

Выполнила: Стоянова Р.

Группа ХТ – 10 - 4

 

Москва 2012
Оглавление

I. Введение. Классификация теплообменных аппаратов………3

II. Конструктивный тепловой расчет…………………………….6

III. Проверочный тепловой расчет……………………………….13

IV. Графическая часть курсовой работы………………………..14

V. Список литературы……………………………………………..17

I. Введение. Классификация теплообменных аппаратов

В реальных условиях передача теплоты чаще всего происходит при изменяющихся температурах теплообменивающихся сред. Типичным и наиболее распространенным техническим устройством, в котором теплопередача осуществляется при переменных температурах, является теплообменный аппарат.

Теплообменный аппарат – это устройство, предназначенное для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому.

Теплообменные аппараты широко применяются в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Широкое использование теплообменного оборудования в нефтяной и газовой промышленности обязывает специалистов уметь их рассчитывать, обобщать опыт их эксплуатации, анализировать рабочий процесс и намечать пути повышения эффективности их работы. Эффективная работа теплообменных аппаратов приводит к экономии энергии, сокращению расхода топлива и улучшает технико-экономические показатели производственных процессов.

По принципу действия теплообменные аппараты делятся на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

В рекуперативных теплообменных аппаратах горячий и холодный теплоносители одновременно омывают с разных сторон поверхность теплообмена, а тепловой поток передается от горячего к холодному теплоносителю через разделяющую их стенку.

В регенеративных теплообменных аппаратах горячий и холодный теплоносители омывают одну и ту же поверхность теплообмена последовательно. При омывании поверхности теплообмена горячий теплоноситель отдает ей теплоту, а затем ту же поверхность омывает холодная теплоноситель, которая, получая теплоту, нагревается.

В рекуперативных и регенеративных теплообменных аппаратах в процессе теплоотдачи между теплоносителями участвует поверхность теплообмена, поэтому эти аппараты называют поверхностными.

В смесительных теплообменных аппаратах теплопередача между теплоносителями осуществляется путем их непосредственного смешения. Эти теплообменные аппараты называют контактными.

По назначению теплообменные аппараты делятся на конвективные (нагреватели и холодильники), испарители, конденсаторы и кристаллизаторы.

В конвективных теплообменных аппаратах не происходит агрегатного превращения теплоносителей.

В испарителях происходит испарение холодного теплоносителя или компонентов холодного теплоносителя.

В конденсаторах конденсируется горячий теплоноситель или компоненты горячего теплоносителя.

Кристаллизаторы используют для охлаждения потока горячего теплоносителя до температуры, обеспечивающей образование кристаллов некоторых компонент горячего теплоносителя.

Наиболее широкое распространение в настоящее время получили кожухотрубные теплообменные аппараты.

Различают следующие типы кожухотрубных теплообменных аппаратов:

Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками

1 - распределительная камера; 2 - кожух; 5 - теплообменная труба; 4 - поперечная перегородка; 5 - трубная решетка; б - крышка кожуха; 7 – опора

 

Теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками и с линзовым компенсатором на кожухе

1-распределительная камера; 2-трубные решетки; 3-компенсатор; 4-кожух; 5-опора; 6-теплообменная труба; 7-поперечная «сплошная» перегородка; 9-крышка.

Потоки: I -испаряющаяся среда; II - конденсат; III - парожидкостная смесь; IV - водяной пар.

 

Предварительный выбор теплообменного аппарата по каталогу.

а) Выбираем теплообменник с неподвижными трубчатыми решетками.

б) По значениям вязкости теплоносителей и термических загрязнений направляем керосин в трубное, а нефть в межтрубное пространство.

в) По диапазону площадей проходных сечений трубного и межтрубного пространства, а также по величине расчетной площади поверхности теплообмена, предварительно выбираем шестиходовой аппарат с трубами длинной 6 м.

 

Конструктивные характеристики выбранного аппарата.

Площадь поверхности теплообмена F, м
Диаметр кожуха , мм
Наружный диаметр теплообменных труб , мм
Число ходов по трубам,
Площади проходного сечения одного хода:
По трубам ,	2,0·10^-2
В вырезе перегородки ,	6,5·10^-2
Между перегородками ,	7,0 ·10^-2

.

. Определение истинного индекса противоточности для многоходовых теплообменных аппаратов:

По приложению 1, рисунок 1-3 выбираем , для PS=0,233 и R=1,638.

Q _m = e Dt Q _mL

Истиный индекс противоточности:

P>P_min, следовательно выбираем противоток Р=1

 

Расчет коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке α₁ и от стенки к холодному теплоносителю α₂.

1) Коэффициент теплоотдачи в трубном пространстве:

Где - коэффициент теплоотдачи в трубном пространстве,

- коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве

 

Рассчитаем :

где Re, Pr, Gr - числа подобия теплоносителя, движущегося в трубах ТА, при среднеарифметической температуре потока.

Pr – число Прандтля;

Re – число Рейнольдса;

Gr – число Грасгофа;

Pr_c – число Прандтля теплоносителя, движущегося в теплообменных трубах ТА при средней температуре стенки труб.

- коэффициент теплопроводности теплоносителя, движущегося в трубах ТА. и - наружный диаметр и толщина стенки теплообменных труб.

 

· Средняя скорость теплоносителя в трубном пространстве:

 

· Число Рейнольдса:

2300 < Re < 10 – переходый режим движения;

 

Из таблицы определяем следующие константы:

C=30; j=0; y=0,43; i=0;

 

· Определим число Прандтля теплоносителя, движущегося в трубах при средней арифметической температуре потока

 

 

2) Коэффициент теплоотдачи теплоносителя в межтрубном пространстве:

,

где значения коэффициентов С, С_z, C₁, m, n выбираются из таблицы в зависимости от расположения труб в пучке и значения числа Рейнольдса:

 

· Вычислим среднюю скорость теплоносителя в межтрубном пространстве:

 

· Определим число Рейнольдса:

Выбираем коэффициенты:

m=0,6; n=0,36;

C₁=0,40; C_n = 1,039

C=0,659; C_z=1.

 

Выбираем для мазута при

 

Уточняем k:

 

Уточняем F_расч.:

;

 

· Расчет ошибки вычислений

 

Окончательный выбор теплообменника:

Площадь поверхности теплообмена F, м
Диаметр кожуха , мм
Наружный диаметр теплообменных труб , мм
Число ходов по трубам,
Площади проходного сечения одного хода:
По трубам ,	2,0·10^-2
В вырезе перегородки ,	6,5·10^-2
Между перегородками ,	7,0 ·10^-2

Длина трубы l = 6000 мм.

 

Курсовая работа по теплотехнике

«Тепловой расчет теплообменных аппаратов»

 

Задание №6

 

.

Выполнила: Стоянова Р.

Группа ХТ – 10 - 4

 

Москва 2012
Оглавление

I. Введение. Классификация теплообменных аппаратов………3

II. Конструктивный тепловой расчет…………………………….6

III. Проверочный тепловой расчет……………………………….13

IV. Графическая часть курсовой работы………………………..14

V. Список литературы……………………………………………..17