Температура горячего теплоносителя на выходе из теплообменника

Температуру горячего теплоносителя на выходе из теплообменника определить из уравнения теплового баланса при условии, что потери в окружающую среду отсутствуют. Так как количество теплоты, передаваемое горячим теплоносителем в единицу времени, Q G2 cp2 (T2 T2), Вт,

то T1 T1 Q(G1cp1), К, где cp1 и cp2 – соответственно массовые изобарные теплоемкости горячего и холодного теплоносителей. И х значения

принять постоянными и равными: для воды– 4190.

Скорость движения горячего теплоносителя W1 и холодногоW2

W 4G (ρ π d2)и W 4G

2ρ 2π (D2 d2) 2, 2

где ρ 1 и ρ 2 – плотности теплоносителей в зависимости от их средних температур, кг/м3

 

Значения критерия Рейнольдса

Вычисляем значения критерия Рейнольдса для обоих теплоносителей, определив затем характер их движения. В случае ламинарного движения определить режим течения (вязкостный или вязкостногравитационный). При вычислении критерия Re2 за определяющий Размер принять эквивалентный диаметр канала dэк D d2.

Критерий Нуссельта

В соответствии с характером движения жидкости выбрали одно из критериальных уравнений с целью определения величины критериев Нуссельта Nu1 и Nu2, характеризующих интенсивность теплообмена на поверхностях внутренней трубы со стороны горячего и холодного теплоносителей.

Температуру Tст2 приняли равной температуре Tст1.

Плотность теплового потока на 1 м длины трубы, Вт/м

Коэффициенттеплоотдачи

По найденным значениям критериев Нуссельта вычисляем величины коэффициентов теплоотдачи α 1 и α 2.

Коэффициент теплопередачи kl

 

Коэффициент теплопередачи kl определить по выражению

kl, Вт/(м К):

 

где α 1 – коэффициент теплоотдачи от горячей жидкости к стенке трубы, Вт/(м2 К); α 2 – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности внутренней трубы к холодной жидкости, Вт/(м2 К); λ ст – коэффициент теплопроводности материала стенки внутренней трубы, Вт/(м К)

Среднелогарифмические температурные напоры

для случаев прямотока и противотока по формулам

2.9. Плотность теплового потока

Длина трубы

Длина трубы теплообменника находится как l Qql, м.

Поверхность нагрева

Поверхность нагрева определяется как F π d1l, м2.

Анализ результатов расчета

Критерий Прандтля для воды при t=30°С:

где λ _t=0, 6154 – коэффициент теплопроводности воды при t = 30 ^оC, Дж/кг∙ К – удельная теплоемкость.

Re=, Re> 10000

Критерий Нуссельта для воды рассчитаем по формуле:

Nu=0, 021·ε _l·Re^{0, 8}·Pr^{0, 43}· (Pr/Pr_ст)^{0, 25},

принимаем ε _l=1 и (Pr/Pr_ст)^{0, 25}=1, таким образом:

Nu₂=0, 021·Re^{0, 8}·Pr^{0, 43}=0, 021·^{0, 8}·5, 3^{0, 43}=69, 676;

Коэффициент теплоотдачи от стенки к рассолу:

q^' = K^’ · ∆ t_ср =∙ 24, 25 = 18878, 625 Вт/м².

q^' = K^’ · Δ t_ср. =

где;

Найдём:

Проверка: + + = 24, 25 °С – верно.

Отсюда:

; где С_ст2, μ _ст2, λ _ст2 параметры воды при температуре стенки t_ст.2.

Тогда =, то есть коэффициент теплоотдачи для воды:

t_ст.1 = t₁ - 54, 25 – = 48, 07 °С;

t_ст.2 = t₂ + = 30 + = 38, 08 °С

F_p’= = = 7, 5 м²;

Запас поверхности теплообмена:

*100% == 10 %.

С запасом 10% F_p=8, 25 м²

Площадь поверхности теплообмена одного элемента длиной L = 6 м:

F₁ = π d_cpL = 3, 14 · 0, 022 · 6 = 0, 414 м²;

Число элементов в каждой из секций:

2, 84 = 3 шт.;

Общее чи сло элементов n·N = 7 · 3 = 21 шт.

м²; м.

Заключение

В данной работе проведен расчет площади теплообменника типа “труба в трубе” изготовленного из труб 57х4 мм (наружная труба) и 25х3 мм (внутренняя труба). Результаты расчетов показывают, что двухтрубный теплообменник обладает рядом преимуществ: имеет выше коэффициент теплопередачи, меньшую площадь поверхности теплообмена, меньшую массу и ниже по стоимости. На основании всех этих показателей можно сделать вывод о том, что рациональнее выбрать теплообменник типа «труба в трубе» для обеспечения должного теплообмена и достижения более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата

Список литературы

1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. В 2-х кн.: М.: Химия, 2005. –400 с.

2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд. М.: Химия, 2003. 750 с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. 2-е изд.\ Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.: Химия, 2011. – 494 с.

4. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М., Курочкина М.И. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии. СПб.: Химия 2003. 496 с.

5. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 2011. – 560 с

 

 

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться: