Тепловой и гидравлический расчёты водомасляного теплообменника

 

1 Исходные данные.

1.1 Температура воды на входе в ВМТ ( - задать по результатам расчета II контура системы охлаждения):

1.2 Температура масла на входе в ВМТ:

1.2 Допустимый перепад температуры масла во внутренней масляной системе дизеля:

2 Условия работы ВМТ.

2.1 Расчетная подача масляного насоса:

, где

;

;

2.2 Расчётная подача водяного насоса:

2.3 Температуры воды и масла в ВМТ:

1) температура масла на выходе из ВМТ:

2) температура воды на выходе из ВМТ:

2.4 Средние температуры теплоносителей в пределах ВМТ:

3 Геометрические характеристики трубок ВМТ.

Для расчёта ВМТ выбираем оребрённые трубки.

Основные параметры оребрённых трубок тепловозных ВМТ:

dр

dн

dвн

hp

Рисунок 5 - Оребрённая трубка ВМТ

Высота ребра:

Средняя толщина ребра:

Боковая площадь одного витка винтового ребра:

,

Торцевая площадь одного витка винтового ребра:

Площадь межреберного промежутка, приходящаяся на шаг оребрения:

Полная площадь внешней поверхности трубки, приходящаяся на шаг оребрения:

Площадь внутренней поверхности трубки, приходящаяся на шаг оребрения:

Коэффициент оребрения трубки:

Теплофизические параметры для масла, при температуре :

;

;

;

.

Теплофизические параметры для воды, при температуре :

;

;

;

.

4 Расчет коэффициента теплопередачи ВМТ.

1) число Рейнольдса для потока воды:

, где

- скорость воды в трубках.

2) число Прандтля для потока воды:

3) число Нуссельта для потока воды:

4) коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к воде:

5) число Рейнольдса для потока масла:

, где

- скорость масла между водяными трубками;

Для оребренных трубок:

Условный диаметр трубки:

6) число Прандтля для потока масла:

7) температура стенки водяной трубки:

температуру стенки выбирают в пределах:

В первом приближении:

8) число Прандтля для потока масла при температуре стенки трубки :

, где

теплофизические параметры для масла, при температуре :

;

;

;

.

9) число Нуссельта для потока масла:

, где

10) конвективный коэффициент теплоотдачи от масла к стенке трубки:

11) расчетная температура стенки водяной трубки:

проверка:

12) приведенный коэффициент теплоотдачи от масла к стенке оребрённой трубки:

- число Био для ребра:

, где

- коэффициент теплопроводности для материала ребра.

- параметр ребра:

- коэффициент эффективности винтового ребра:

- коэффициент расширения ребра к основанию:

- поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность теплоотдачи по поверхности ребра:

- приведенный коэффициент теплоотдачи от масла к стенке оребрённой трубки:

13) коэффициент теплопередачи ВМТ:

5 Расчет технических параметров ВМТ.

1) теплопередающая поверхность ВМТ со стороны масла:

, где

- расчетный температурный напор между теплоносителями,

2) живое сечение водяных трубок для прохода воды:

3) требуемое число водяных трубок для пропуска воды с заданной скоростью:

4) общее число трубок:

, где

- число ходов воды в ВМТ.

штук

5) диаметр трубного пучка:

, где

- коэффициент заполнения трубной решётки.

6) ориентировочная длина трубного пучка:

7) живое сечение между трубками, требуемое для пропуска масла с заданной скоростью:

8) параметры сегментных перегородок ВМТ:

- площадь окна перегородки (сегмента), требуемое для пропуска масла над перегородкой с заданной скоростью:

- геометрическая площадь сегмента:

где - центральный угол сегмента (подбирается так, чтобы f_г=f)

Принимаем угол

j

h

fм

Рисунок 6 - Поперечный разрез ВМТ.

- высота сегмента перегородки:

- ширина условного среднего сечения для прохода масла между перегородками:

- расстояние между перегородками, требуемое для пропуска масла в межтрубном пространстве с заданной скоростью:

9) число ходов масла в ВМТ:

10) расчётная длина трубного пучка:

, где

- толщина перегородки.

11) расчётный объём трубного пучка:

6. Порядок расчёта показателей работы теплообменника.

1) Мощность масляного насоса, необходимая для прокачки масла через ВМТ:

- число рядов трубок ВМТ, перпендикулярных потоку масла:

- коэффициент гидравлического сопротивления ряда трубок проходу масла:

, где

- эмпирический коэффициент:

- гидравлический диаметр для прохода масла между оребрёнными трубками.

- гидравлическое сопротивление ВМТ проходу масла:

- мощность масляного насоса, требуемая для прокачки масла через ВМТ:

где η _мн=0, 6-0, 7=0, 65 – к.п.д. масляного насоса

2) мощность водяного насоса, необходимая для прокачки воды через ВМТ:

- коэффициент гидравлического сопротивления ВМТ проходу воды (по формуле Дарси-Вейсбуха ):

, где

λ _т – коэффициент потерь напора на трение, возникающее при течении воды в трубках (коэффициент Дарси);

ξ _мс ≈ 3, 2–3, 6=3, 4 – коэффициент потерь напора на местном сопротивлении, вызванном изменением направления движения воды в трубках ВМТ.

Значение коэффициента Дарси при 2300< Re_в< 10⁵ можно определить по формуле Блазиуса

.

- гидравлическое сопротивление ВМТ проходу воды:

МПа

- мощность водяного насоса, необходимая для прокачки воды через ВМТ:

кВт, где

η _вн=0, 7-0, 8=0, 75 – КПД водяного насоса (для насоса центробежного типа).

кВт

3) показатель энергетической эффективности ВМТ:

4) коэффициент использования объема ВМТ:

, .

Эскиз ВМТ приведён в приложении №7.

D=0, 447 м²;

L=1, 04 м;

l_п=0, 1114 м;

h_м=0, 1218 м;

φ =127°.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II.VI. Расчеты и обязательства
2. Гидравлический гаситель колебаний
3. Гидравлический разрыв пласта
4. Гидравлический расчет внутреннего газопровода
5. Гидравлический расчет водяных систем отопления.
6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОЗДУХОПРОВОДОВ
7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
8. Гидравлический расчёт хозяйственно- питьевого и противопожарного водопровода. Подбор водомера.
9. Гидравлический удар в трубопроводе
10. ГЛАВА 2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ.
11. ГЛАВА 4. КЛИРИНГ И РАСЧЕТЫ ПО КОНТРАКТАМ
12. Динамические, прочностные и другие необходимые расчёты проектируемых узлов