Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа




Скачать 442.16 Kb.
НазваниеКурсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа
страница1/4
Дата публикации27.06.2013
Размер442.16 Kb.
ТипКурсовая
lit-yaz.ru > Математика > Курсовая
  1   2   3   4

7. Приложения
7.1. Примеры тепловых и компоновочных расчётов теплообменных аппаратов
7.1.1. Курсовая работа №1

Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа.

Производительность подогревателя Q = 1,1636МВт = 106ккал/час.

Температура нагреваемой воды на входе в подогреватель t21 = 700C, а на выходе –t211 = 950С.

Абсолютное давление сухого насыщенного пара Р = 4ат; температура конденсата на выходе равна температуре насыщения (tн); число ходов теплообменника по нагреваемой воде z = 2; поверхность нагрева – латунные трубы (коэффициент теплопроводности λ ≈ 105Вт/мК ≈ 90ккал/м*час*К) диаметром dвн./dн = 14/16мм. Загрязнение поверхности учесть дополнительным тепловым сопротивлением δ33 = 0,00015м2*час*К/ккал ≈ 0,00013м2К/Вт

На основе расчетов выбрать аппарат, выпускаемый серийно.
Расчет пароводяного подогревателя

Конструкция теплообменника приведена на рис.1 (см. Приложение).

^ 1. Определяем температуру конденсации пара - температуру насыщения (Таблица №1, Приложение).

Перевод давления пара из р=4ат в единицы давления в Паcкалях (1Па = 1Н/м2).
1ат=1кг/cм2=9,81Н/см2=9,81*104Н/м2=0,981*105Па

105Па=1/0,981ат = 1,0194ат.
Из таблицы №1.

При P = 4*105Па = 4,0775ат температура насыщения водяного пара равна tн=143,620С, а при Р = 3*105Па = 3,0558ат - tн=133,5400С
Интерполируем значения температур насыщения водяного пара и получаем: при Р=4ат температура насыщения водяного пара равна tн=142,90С
2. ^ Определяем массовый расход воды из зависимости
Q=cpG(t211-t21),
где:

cp - удельная теплоёмкость воды;

G - массовый расход нагреваемой воды;

t21 и t211= температура нагреваемой воды на входе и выходе из теплообменника (задана в условии).

Примем удельную теплоёмкость воды равной ср=1ккал/кг*К = 4,187кДж/кг*К.
Тогда,

G=1,1636*106/(4,187*(95-70)*103)= 11,116кг/c=40018кг/час 40000кг/час.
Объёмный расход воды
V=G/ρ= 40000/1000=40м3/час.

В этой зависимости ρ = 1000кг/м3 плотность воды.

^ 3.Исходя из заданной скорости движения воды в трубках, определим количество трубок в одном ходе и в целом в теплообменнике.

Количество трубок в одном ходе
V=n0(π d2вн/4)Wт

и n0=4V/(πdвн2*Wт)
Здесь
Wт = 1м/c - скорость воды внутри трубок (задана);

dвн = 14мм = 0,014м – внутренний диаметр трубок (задан);

n0 - количество трубок в одном ходе.
n0 = 4*40/(3,600*π*142*10-6*1) = 72шт.
Общее количество трубок в теплообменнике при заданном числе ходов z = 2
n = n0*z=144шт
4. ^ Рассматриваем различные способы размещения трубок на трубных досках и выбираем диаметр корпуса теплообменника.

Существует два основных способа размещения трубок - ромбический и по концентрическим окружностям. Наиболее компактный способ, при котором трубная доска оказывается наиболее полно использована (при одинаковом наименьшем расстоянии между осями трубок) - это ромбический способ с углом между осями трубок - альфа = 600. (рис.2, см. Приложение).

При коэффициенте использования трубной решетки φ = 0,7 диаметр расположения периферийных трубок (по осям)
Dт =1,13S /√n*sin(альфа)/ Ψ
Примем шаг между трубками S=25мм (из соображения, что расстояние минимальное между трубками равно 9мм).
Dт = 1,13*25*√ (144/0,7)*sin60 0С =377мм
Определяем диаметр Dт также и по точной компоновке при ромбическом размещении трубок на трубной доске (Таблица №2, см. Приложение).

При количестве трубок n = 144 = п1 значение Dт/s=14 и, следовательно,
Dт = 14*25=350мм.
Диаметр корпуса теплообменника определим по зависимости
D = Dт+dн+2к = 350+16+2*20=406мм
Здесь dн - наружный диаметр трубок, а к = 20мм - зазор между периферийными трубками и корпусом теплообменника. ^ Принимаем для корпуса подогревателя трубу 426/414мм (студентам самостоятельно подобрать трубу по ГОСТ). Толщину стенки трубы оцениваем по прочности.
б = (Р-В)*D*l/(2δ*l) ≤ [б]
δ = 6мм - толщина стенки ; D = 414мм – внутренний диаметр трубы; В =1 ат – атмосферное давление; l - длина трубы; [б] – допускаемые напряжения в трубе; б – напряжения в трубе. Для углеродистой стали
[б] = 200МПа 20кг/мм2 = 2000кг/см2.
б = (4-1)*414*10-1*l/(2*δ*l)=3*41,4/1,2=105кг/cм2 = 105*9.81*100Н/мм2 = 0,103МПа.
Напряжения очень малы.

5. ^ Приведенное (среднее) число трубок в вертикальном ряду.

При конденсации пара конденсат стекает с верхних трубок на нижние. Пленка конденсата на нижних трубках тем толще, чем больше трубок в вертикальном ряду. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара – конденсата определяется по приведенному количеству трубок в вертикальном ряду
m ≈ √n = √144 = 12шт.

^ 6.Определяем коэффициент теплоотдачи от пара – конденсата к стенке трубы.

Коэффициент теплоотдачи определяется, главным образом, термическим сопротивлением пленки конденсата, т.е. зависит от её толщины, режима течения пленки, физических свойств конденсата и от температурного напора между конденсатом и стенкой трубы.

^ 6.1. Среднелогарифмический температурный напор от конденсата к нагреваемой воде
∆t=[(t11-t21)-(t111-t211)]/ℓn[(t11-t21)/(t111-t211)]=[(142,9-70)-(142,9-95)]/ℓn[(142,9-70)/(142,9-95)] = 25/ℓп(72,9/47,9)=59,50C.

В этой зависимости t11 = t111 = tн = 142,90С (по заданию).
^ 6.2.Cредняя температура воды
tв = tн - -∆t = 142,9 - 59,5 = 83,40С.
3. Средняя температура стенки
tст = (tн+t)/2 = (142,9+83,4)/2=113,150C.
^ 6.4.Режим течения пленки конденсата определяется по приведенной (к вертикальной) длине трубки [1].
L=mdн∆tпА1,
где ∆tп- температурный напор между паром и стенкой трубки
∆tп = tн - -tст = 142,9 – 113,15 = 29,750С;
dн=16мм-наружный диаметр трубки;
А1=(g/ν2)1/3*λ/(rνγ)[1/м*К] - комплекс физических свойств воды на линии насыщения. Для определения коэффициента А1 используем расчеты, сведенные в таблицу №3 (см. Приложение). При температуре конденсации водяного пара tн=142,90С значение коэффициента А1=97,9.
Приведенная вертикальная длина трубки
L=12*0,016*29,75*97,9=562
Приведенная к вертикальной длина труб меньше критического значения lкр=3900, при котором на горизонтальных трубках возникает турбулентное течение пленки конденсата

Режим течения ламинарный и коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке трубки определяется зависимостью [1]
альфап2/4√mdн(tн-tст)
А2 определяем по таблице №3 (см. Приложение). А2=8243.
альфап=8243/4√12*0,016*29,75

= 5332ккал/м2*ч*K = 6204Вт/м2K
^ 7. Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде.

Режим течения определяется числом Рейнольдса.
Re =Wт*dвн/ν,

где:

ν – кинематический коэффициент вязкости воды (таблица №1, Приложение).

При средней температуре воды t=83,40С (определена выше по среднелогарифмическому напору) кинематический коэффициент вязкости воды равен ν = 0,353*10-6м2/c;

dвн- внутренний диаметр трубок;

Wт = 1м/c –скорость воды в трубках (задана).
Re=1*0,014/0,353* 10-6= 39660
Режим турбулентный.

Коэффициент теплоотдачи от нагреваемой воды к стенкам трубок при турбулентном течении определяем по зависимости [1]
альфав=A5W0,8/dвн0,2,
где:

А5=2656-коэффициент при турбулентном течении воды при её средней температуре t=83,40C (определяется по таблице №3, Приложение).

Тогда,
альфав=2656*10,8/0,0140,2= 6237ккал/м2часК = 7258Вт/м2К
^ 8. Рассчитываем коэффициент теплопередачи от пара к воде, как при теплопередаче через плоскую стенку (т.к. толщина стенки трубки мала по сравнению с её радиусом ).
К=1/(1/альфап + δ /λ + δ 33 + 1/альфав)
δ = 1мм = 0,001м-толщина трубок;

λ = 105Вт/мК - коэффициент теплопроводности латунной трубки;

δ33 = 0,0013м2К/Вт - термическое сопротивление загрязнений на трубке (задано)
К = 1 /[1/6204+0,0014/105+0,00013 + 1/7258] =

= 1/[1,612*10-4+0,095*10-4+1,3*10-4+1,378*10-4] =

= 2281Вт/м2К = 1960 ккал/м2часК
^ 9. Уточненное значение температуры стенок трубок
t=[tн альфап+tв альфав]/(альфап+ альфав) =

= (142,9*6204+83,4*7258)/(6204+7258) =

= 65,905+44,96=1110C

где tв – средняя температура нагреваемой воды (определена выше).

Ранее была в первом приближении определена температура стенки 113,150С. Уточненное значение мало отличается от полученного ранее и расчет не повторяем.

^ 10. Определяем необходимую поверхность теплообмена.

Из уравнения теплопередачи
F=Q/(к ∆t) = 1,1636*106/(2281*59,5) = 8,57м2
11. По полученной поверхности теплообмена и по выбранной латунной трубке d14./d16мм выбираем пароводяной подогреватель горизонтального типа конструкции Я.С.Лаздана. (Рис.1 и Таблица №4, Приложение).

Поверхность теплообмена F=10,4м2; число ходов z=2, число трубок 172, каждая из трубок длиной 1200мм; площадь проходного сечения по воде f=0,0132м2; число рядов трубок, приведенное по вертикали m=12; число корпусов - 3. Основные размеры теплообменника привести на чертеже.

Проверяем, действительно ли выбранный т.о. имеет трубки d14/d16мм.

F=10,4м2=πdнnℓ - наружная поверхность трубок;
dн=F/ πnℓ=10,4/(π*172*1,2) = 0,01604м ≈ 16мм.
f = 0,0132м2= (πdвн2/4)*(n/z) - внутренняя поверхность трубок;
dвн=√4fz/nπ =2√0,0132*2/(172* π) = 0,1398м = 14мм.
Трубки у выбранного теплообменника такие же, как и выбранные в расчете; расчет коэффициента теплопередачи повторять нет необходимости. Длина хода воды равна L=ℓ*z=1200*2=2400мм.

12. Эскизный проект рассчитанного теплообменного аппарата привести на чертеже, используя рис.1 и таблицу№4 (Приложение).

^ 7.1.2. Курсовая работа №2

Произвести тепловой расчёт секционного водоводяного подогревателя.

Производительность подогревателя Q = 1,1636МВт = 106ккал/час. Температура нагреваемой воды на входе в подогреватель t21=700C, а на выходе –t211=950С. Влияние загрязнения поверхности нагрева подогревателя и снижения коэффициента теплопередачи при низких температурах воды учесть коэффициентом β=0,65.

Поверхность нагрева – стальные трубы (принять коэффициент теплопроводности стали равным λ ≈ 39ккал/м*час*К,) диаметром dвн./dн=14/16мм.

Температура греющей воды на входе t11= 1400C; на выходе - t111 = 800C.

Скорость воды Wt в трубках принять по возможности близкой к Wт = 0,9м/c.

Для упрощения расчетов принять плотность воды ρв=1000кг/м3..

На основе расчетов выбрать аппарат, выпускаемый серийно.
^ Расчет секционного водоводяного подогревателя.

Конструкция теплообменника приведена на рис.3 (Приложение)




Принимаем: нагреваемая вода движется в межтрубном пространстве, а греющая вода движется внутри трубок; теплообменник противоточный.
^ 1.1. Массовый и объёмный расходы воды в трубках
Gт=Q/cр(t11–t111)=1,1636*106/(4,187*(140-80)*103) = 4,6317кг/c=16670кг/час (массовый расход греющей воды в трубках);

Vт = G/ρ = 16,67м3/час (объёмный расход греющей воды в трубках)

В этих уравнениях:

cр – теплоёмкость воды;

ρ – плотность воды.
^ 1.2. Массовый и объёмный расходы воды в межтрубном пространстве (уравнения для расчёта аналогичны уравнениям П.1.1).

Gмт=1,1636*106/(4,187*103*(95-70)) = 11,116кг/c = 40000кг/час (массовый расход нагреваемой воды);

Vмт= Gмг./ρ= 40м3/час (объёмный расход нагреваемой воды);
^ 1.3. Площадь проходного сечения трубок (по заданной скорости равной Wт = 1м/с).
ft = Vт/(3600*Wт);

ft=16,7/(3600*1)=0,00464м2.
^ 2. Выбираем водоводяной подогреватель МВН-2050-62 по данным таблиц №5 и №6 (Приложение) и по площади проходного сечения трубок - fт=0,00464м2.
По данным таблицы №6, при скорости движения воды 1м/c в трубках теплообменников МВН-2050-29 и МВН-2050-30 массовый расход греющей воды в трубках равен 27000/1,5=18000кг/час.

При такой же скорости движения воды в этих теплообменниках в межтрубном пространстве массовый расход нагреваемой воды равен 66000/1,5=44000кг/час.

Эти значения расходов воды и в трубках, и в межтрубном пространстве близки к расчетным расходам теплоносителей проектируемого теплообменника. Поэтому, для дальнейших расчетов принимаем геометрические параметры этих теплообменников. Примечание: теплообменники МВН-2050-29 и МВН-2050-30 отличаются только лишь своей длиной; характерные размеры, которые необходимы для тепловых расчетов у них одинаковые.

Согласно таблице 5, эти теплообменники имеют:

наружный диаметр корпуса равен dвн = 168мм;

количество трубок равно n = 37;

площадь проходного сечения трубок равна fт = 0,00507м2;

площадь проходного сечения между трубками (по сечению нормальному к оси трубок – вода движется параллельно трубкам в межтрубном пространстве) равна fмт = 0,0122м2;

эквивалентный диаметр в межтрубном пространстве равен dмт = 0,0212м.
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconКурсовая работа по дисциплине «Бухгалтерский (финансовый) учет»
Организация учета процесса продажи товаров и расчет финансового результата от продажи 13

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconРеферат Курсовой проект: пояснительная записка 36с., 11 рисунков,...
Произвести расчет авиационного звездообразного поршневого двигателя с воздушным охлаждением (прототип аи – 14Р)

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconМетодические рекомендации по расчёту тепловой энергии и изменения...
Термодинамический расчёт идеализированного цикла поршневого двигателя со смешанным подводом тепла и с политропными процессами сжатия...

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconКурсовая работа по дисциплине «Правовые основы Российского государства»
Как правило, они порождают денежные обязательства, в силу которых одна сторона обязуется передать вещь, оказать услугу, произвести...

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconСтуденту Арютину А. А. группы ас 08 1 курса
Произвести расчет идеализированного термодинамического цикла со смешанным подводом тепла и с политропными процессами сжатия и расширения...

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconКурсовая работа
И овладения слушателями определенной медиа-специальностью в сфере деловой и политической журналистики. Являясь небольшой учебной...

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconКурсовая работа по дисциплине «Информатика» на тему «Обмен данными в ms office»
Курсовая работа «Обмен данными в ms office» содержит 27 страниц печатного текста, 4 рисунка, 5 таблиц, использовано 5 источников

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconКурсовая работа
Данная курсовая работа посвящена вопросу возможности удалённой идентификации сетевых устройств в сетях tcp/IP/Ethernet. Приведено...

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconКурсовая работа
Данная курсовая работа посвящена вопросу возможности удалённой идентификации сетевых объектов в сетях tcp/IP/Ethernet. Приведено...

Курсовая работа №1 Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа iconТеплотехника, курсовая работа
Количество часов по учебному плану – 36, в т ч аудиторная работа – 0, самостоятельная работа – 36



Образовательный материал



Заказать интернет-магазин под ключ!

При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница