Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра Теплогазоснабжения и вентиляции
Расчетно – графические работы №1, №2.
Выполнил: студент гр № 07-41 Гараева А.И.
Шифр 11-06-023
Проверил: преподаватель Замалеев З.Х.
Казань 2010
Расчетно – графическая работа. Вариант №8.
Расчет теплообменного аппарата «труба в трубе».
Задание: Определить поверхность нагрева и число секций теплообменника типа «труба в трубе». Нагреваемая жидкость (вода) движется по внутренней стальной трубе () диаметром и имеет температуры: на входе , на выходе
Расход нагреваемой жидкости
Тепло к нагреваемой жидкости передается от конденсирующегося в кольцевом канале между трубами пара. Температура конденсации
Расположение теплообменника – горизонтальное, длина одной секции
К пояснительной записке приложить эскизный чертеж теплообменника. Размеры наружной трубы выбрать конструктивно.
Расчет.
Тепловой расчет теплообменных аппаратов основан на совместном решении уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи. Из первого уравнения можно найти количество тепла, расходуемого на тепловой процесс, а также расходы теплоносителей. Второе уравнение позволяет определить поверхность теплообмена, необходимую для проведения теплового процесса.
Определение количества передаваемого тепла и расхода пара.
Уравнение теплового баланса имеет вид:
(1.1)
где – - количество передаваемого тепла, Вт
- расходы, соответственно греющего и нагреваемого теплоносителей, кг/с.
- изменение энтальпии соответствующих теплоносителей, Дж/кг
При отсутствии изменения агрегатного состояния
(1.2)
где – средняя удельная теплоемкость жидкого теплоносителя в интервале температур от до ,
и – начальная и конечная температуры теплоносителя,
С учетом (1.2) уравнение (1.1) примет вид
(1.3)
Тогда расход греющего пара определиться как
(1.4)
- соответственно, энтальпии греющего пара и конденсата, .
Определение поверхности теплообмена.
Необходимая для теплового процесса поверхность теплообмена определяется из уравнения
(1.5)
где К – коэффициент теплопередачи,
- средний температурный напор,
F – поверхность теплообмена,
Из (1.5) имеем:
(1.6)
Характер зависимости для расчета определяется направлениями возможного движения теплоносителей, в рассматриваемой задаче:
(1.7)
где
При расчете теплообменных аппаратов с тонкостенными трубами () можно пользоваться формулой для коэффициента теплопередачи через плоскую стенку
(1.10)
который и заложен в уравнениях (1.5) и (1.6)
- толщина стенки трубы,
- коэффициент теплопроводности материала трубы.
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке может быть определен по формуле:
(1.11)
где - приведенный критерий Рейнольдса – вычисляется по критериальной зависимости (4.15) [2];
- температура стенки со стороны пара – в первом приближении
В – комплекс, значение которого приведены в табл.4.13 [2].
При
Коэффициент теплоотдачи от стенки к движущейся жидкости рассчитывается по формуле:
(1.12)
где - вычисляется по критериальным зависимостям (4.6 – 4.9) [2] в зависимости от значения
- коэффициент теплопроводности жидкого теплоносителя,
В критериальных зависимостях и определяется при температуре
а - при температуре
где перепад температур в стенке
(1.13)
Критерий Рейнольдса для воды:
где - кинематическая вязкость воды
По найденным величинам и рассчитывается коэффициент теплопередачи К.
Затем проверяется принятое значение . Если принятая и рассчитанная по соотношению
(1.14)
величины отличаются более чем на 5%, задаемся новым значением и повторяем расчет.
Величины отличаются более чем на 5%, поэтому задаемся новой температурой стенки
Рассчитанные аналогично по выше приведенным формулам величины:
Ошибка менее 5%.
Рассчитав далее поверхность теплообмена по (1.6), определяем число секций по формуле:
, где - поверхность теплообмена одной секции.
где - диаметр (наружный) паровой трубы (принимаем конструктивно)
Расчет количества тепла и пара при испарении жидкости с открытой поверхности.
Задание: Определить количество тепла и пара, поступающее в воздух помещения с открытой поверхности ванны с водой. Длина ванны , ширина . Температура воды в глубине – . Ванна находится в зоне действия воздушного потока, имеющего скорость параметры воздуха: температура – , барометрическое давление – . Относительная влажность воздуха –
Определение количества пара, поступающего в воздух.
Количество пара (испарившейся жидкости) определяется по формуле:
(2.1)
где - коэффициент массоотдачи, м/с:
D – коэффициент диффузии, :
L – определяющий размер, м:
- вычисляется по критериальному уравнению (4.16) [2] в зависимости от значений
Ar и Pr;
F – площадь поверхности испарения, м2.
Концентрация водяного пара в воздухе определяется по уравнению состояния
(2.2)
р – парциальное давление пара при температуре паровоздушной смеси, Па – определяется по таб.11 [2];
- универсальная газовая постоянная, ;
- молекулярная масса пара, кг/кмоль.
Тn – абсолютная температура поверхности жидкости.
- концентрации водяного пара, соответственно над поверхностью жидкости и в окружающей среде, кг/м3;
В качестве определяющей берется
, где - температура поверхности жидкости, -принимается на 2 0С ниже .
Значение коэффициента диффузии Dтабл приводится в табл.2 [2]. Для расчета D на нужную температуру Т можно воспользоваться формулой
(2.3)
Определение количества тепла, переносимого в воздух.
Общее количество тепла, отдаваемое поверхностью жидкости при испарении, составляет:
(2.5)
где - количество тепла, переносимого в воздух вместе с паром, Вт;
- количество тепла, переносимого в воздух помещения конвективным путем, Вт;
- количество тепла, отдаваемого поверхностью воды излучением, Вт.
Составляющие уравнения (2.5) определяются по формулам:
или (2.6)
(2.7)
(2.8)
В формулах (2.6 – 2.8):
- коэффициент конвективной теплоотдачи, ;
Nu – вычисляется по уравнению (4.16) [2] в зависимости от значений Ar и Pr;
- приведенная степень черноты системы – в условиях помещения можно принять - 0.9;
Со=5,67 – коэффициент излучения абсолютно черного тела,
- коэффициент теплопроводности жидкости
Список использованных источников
Кушнырев В.И., Лебедев В.И., Павленко В.А. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Стройиздат, 1986. – 464с.
Справочные таблицы теплофизических свойств веществ. – Казань: Офсет КГАСА, 2001, - 26с.
Другие работы по теме:
Вихревая труба
Доклад Для начала поясним, почему для охлаждения была выбрана вихревая труба преимущества вихревых труб; -Значительно большая холодопроизводительность по сравнению с дросселированием;
Расчет конденсатора-холодильника паров бинарной смеси метанол-вода
Курсовой проект На тему: РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА-ХОЛОДИЛЬНИКА ПАРОВ БИНАРНОЙ СМЕСИ МЕТАНОЛ-ВОДА 2010 Содержание СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 2 КОНСТРУКТИВНО – МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ 2.1 Расчет толщины обечайки 2.2 Расчет трубной решётки 2.3 Подбор крышки и днища 2.4 Подбор штуцеров 2.5 Расчёт опор 3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ 4 РАСЧЁТ ИЗОЛЯЦИИ ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Расчет теплообменного аппарата
Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе. Очистка межтрубного пространства. Расчет нормализованного теплообменного аппарата. Коэффициент теплоотдачи со стороны воды.
Геотермальные установки
Исследование и проектирование геотермальных установок, а так же системы отопления, работающих на геотермальных источниках теплоснабжения. Расчет коэффициента эффективности для различных систем геотермального теплоснабжения. Подбор отопительных приборов.
Основы тепломассообмена
Стационарная передача через плоскую стенку. Плотность теплового потока через стальную стенку и слой накипи. Расчет тепловой изоляции стальной трубки по заданным параметрам. Нестационарный нагрев длинного круглого вала. Сложный теплообмен, потеря тепла.
Геотермальные установки
Введение В данной расчетно-графической работе рассматриваются и проектируются геотермальные установки, а так же системы отопления работающие на геотермальных источниках теплоснабжения.
Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата
Определение внутреннего диаметра корпуса теплообменника. Температура насыщенного сухого водяного пара. График изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева. Вычисление площади поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи.
Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Дано: Материальный баланс колонны: кг/с Пересчет массовых % в мольные доли: Тепловой баланс теплообменника: По табл. XLVII (П.Р., 543) По рис. XI (П.Р., 562)
Расчет ливневых стоков и малого моста
Реферат Расчет ливневых стоков и малого моста 2010 Содержание 1.1 Определение исходных данных 4 1.2 Расчет ливневого стока 5 1.3 Расчет стока талых вод 5
Теплоизоляция оборудования
Содержание Введение 1. Исходные данные 2. Тепловой расчет Определение средней разности температур Определение критерий Рейнольдса Определение критерий Нуссельта
Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата
Сущность процесса передачи энергии в форме тепла, виды теплообменных аппаратов. Подбор теплообменного аппарата на базе расчетных данных. Ход процесса охлаждения жидкости с заданным расходом, если исходными материалами являются ацетон и скважинная вода.
Проект спирального теплообменника
Методика и критерии подбора спирального теплообменника, который необходим при производстве виноградного сока. Расчет теплообменного аппарата: определение необходимой поверхности теплопередачи, выбор типа аппарата и нормализованного варианта конструкции.
Проектирование теплообменного аппарата
Тепловой конструктивный, компоновочный, гидравлический и прочностной расчёты горизонтального кожухотрубного теплообменного аппарата. Тепловые и основные конструктивные характеристики теплообменного аппарата, гидравлические потери по ходу водяного тракта.
Теплообменник
Расчет ориентировочной поверхности теплопередачи. Выбор теплообменного аппарата. Уточненный расчет и коэффициентов теплоотдачи в секции водяного охлаждения, в рассольной секции. Необходимая поверхность теплопередачи и гидравлические сопротивления.
Расчет теплообменного аппарата
Методика теплового расчета подогревателя. Определение температурного напора и тепловой нагрузки. Расчет греющего пара, коэффициента наполнения трубного пучка, скоростных и тепловых показателей, гидравлического сопротивления. Прочностной расчет деталей.
Расчет насоса и теплообменного аппарата
Напор и полезная мощность насоса. Коэффициент полезного действия насоса. Гидравлические, объемные и механические потери энергии. Трение в подшипниках, в уплотнениях вала, потери на трение жидкости о нерабочие поверхности рабочих колес, дисковое трение.
Тепловой расчет кожухотрубного и пластинчатого теплообменника
Кожухотрубные теплообменники как аппараты, выполненные из пучков труб, собранных при помощи трубных решеток. Коэффициент теплопередачи пластинчатого водоподогревателя. Его симметричная компоновка. Теплообменный аппарат, подключенного по схеме противотока.
Расчет теплообменного аппарата
Расчет вертикального теплообменного аппарата с жесткой трубной решеткой, который применяют для нагрева и охлаждения жидкостей и газов, а также для испарения и конденсации теплоносителей в различных технологических процессах. Расчет местных сопротивлений.
Труба - музыкальный инструмент
Труба (итал. tromba, фр. trompette, нем. Trompete, англ. trumpet) — медный духовой музыкальный инструмент альтово-сопранового регистра, самый высокий по звучанию среди медных духовых.
Медные духовые и ударные инструменты
Медные духовые Валторна У нее красивый звук и это главное. Вообще-то вам следовало бы рассказать про ее историю (она совершенствовалась намного дольше других инструментов, другими словами гм... самая отсталая :), но нужно ли это вам? У нее большой диапазон и достаточная беглость. Прекрасный инструмент.
Режим экономии
Автор: Зощенко М.М. Как в других городах проходит режим экономии, я, товарищи, не знаю. А вот в городе Борисове этот режим очень выгодно обернулся. За одну короткую зиму в одном только нашем учреждении семь сажен еловых дров сэкономлено. Худо ли!
Поход в Аквапарк
Автор: Сочинения на свободную тему Слышали ли вы что-нибудь о «черной трубе»? Не о трубе из дымохода и не о канализационной, а о черной трубе в аквапарке. О ней можно услышать везде: в театре, в музее, на пляже.
Технология изготовления стальных труб
Технология производства стальных труб Труба, основная концепция конструкции, вдохновленные природой, несомненно, является одной из старейших строительных элементов, первый человек использования невозможно определить, поскольку первые трубы сделаны из надуманные материалы, такие как ротанга, бамбука и дерева.
Устройство теодолитов Т30 и 2Т30
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «Устройство теодолитов Т30 и 2Т30» Теодолит – это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Происхождение слова "теодолит", связано с греческими словами theomai смотрю, вижу и dolichos - длинный, далеко.