Рассчёт рекуперативного теплообменного аппарата.

ВВЕДЕНИЕ

Теплообменные аппараты очень распространены в промышленности. В широком смысле слова к теплообмнным относят все аппараты, в которых осуществляется обмен теплом между греющей и нагреваемой средами. В поверхностных теплообменниках греющая среда отделена от нагреваемой поверхностью и тепло в них передаётся через стенку. К ним относятся теплообменники, в которых тепло горячих дымовых газов передается через поверхность нагрева воде или пару; воздухоподогреватели, в которых тепло от газов передается воздуху; водо-водяные и пароводяные подогреватели; поверхностные конденсаторы для конденсации пара; отопительные радиаторы.

1. Общие сведения

Теплообменным аппаратом называется устройство, предназначенное для передачи теплоты от более нагретого теплоносителя к менее нагретому.
Теплообмен применяется для осуществления различных технологических процессов: нагревания, охлаждения, конденсации, испарения и т.д. Теплообменные аппараты классифицируются по различным признакам: назначению, компоновке, роду рабочих сред, способу передачи теплоты и др. Наиболее распространена классификация теплообменников по способу передачи теплоты, согласно которому они подразделяются на следующие типы:
1. Рекуперативные поверхностные аппараты, в которых оба теплоносителя разделены поверхностью теплообмена различной конфигурации;
2. Регенеративные, в которых процесс передачи теплоты от горячего теплоносителя к холодному происходит с помощью теплоаккумулирующей массы, называемой насадкой;
3. Смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.
К поверхностным теплообменникам относятся: трубчатые (кожухотрубчатые, типа труба в трубе, оросительные, погруженные); пластинчатые, спиральные, аппараты с рубашками, с оребренной поверхностью теплообмена.
В зависимости от взаимного направления потока горячей и холодной жидкости различают три основные схемы движения жидкостей:
1. Прямоток если обе жидкости движутся параллельно в одном направлении;
2. Противоток если обе жидкости движутся параллельно, но в противоположных направлениях;
3. Перекрестный ток если одна жидкость движется в направлении, перпендикулярном другой;





2. Содержание задания

Задание предусматривает тепловой расчёт рекуперативного теплообменниа типа «труба в трубе» на основе исходных данных, приведенных в таблице 1.
В теплообменнике типа «труба в трубе» холодный теплоноситель движется по кольцевому каналу между трубами; длина одной секции теплообменника L1 = 1м.

Таблица 1
Исходные данные


Сокращения, принятые в таблице:
ТТ труба в трубе; ПТ пучок труб.
В вода; ВЗ воздух; ЭГ этиленгликоль; ММ машинное масло; ДГ дымовые газы; ДТ дизельное топливо;
СтУ сталь углеродистая; Д дюралюминий; СтН сталь нержавею щая.












Рис. 1. Теплообменник типа «Труба в трубе»
Все варианты задания приводятся в таблице, причём при расчёте теплообменника типа «труба в трубе» студенты первой подгруппы рассчитывают прямоточный теплообменник, второй подгруппы противоточный,

При выполнении задания необходимо решить следующие задачи:
1) определить количество передаваемого тепла;
2) найти коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю;
3) вычислить коэффициент теплопередачи теплообменника;
4) расчёт поверхности теплообмена и количества секций труб теплообменника;
5) определение температуры поверхности стенок трубы;
6) гидравлический расчёт теплообменного аппарата;
7) определение толщины тепловой изоляции.
3. Определение количества передаваемого тепла

Уравнением для расчёта количества передаваемого тепла в теплообменнике является уравнение теплового баланса:

Qг = Qx + Q (1)

где: Qг и Qx - количество теплоты, отданное горячим и воспринято холодным теплоносителем, Q потери теплоты в окружающую среду.
Количество передаваемого тепла или тепловая мощность теплообменника Q = Qг = Qx :

, (2)

где: , средняя удельная массовая теплоёмкость соответственно горячего и холодного теплоносителей при постоянном давлении в интервале изменения температур от до и от до , . Величины и можно определить по таблицам приложения соответственно при средней температуре горячего теплоносителя

, (3)

и холодного носителя
, (4)
где: температура горячего теплоносителя на выходе из теплообменника, С;
температура холодного теплоносителя на выходе из теплообменника,C.


4. Определение коэффициента теплопередачи

В основу расчёта коэффициентов теплоотдачи между теплоносителями и поверхностью стенки положены критериальные уравнения, полученные в результате обработки многочисленных экспериментальных данных и обобщения их на основе теории подобия.

Введение...
1. Общие сведения...
2. Содержание задания
3. Определение количества передаваемого тепла.
4. Определение коэффициента теплопередачи..
4.1 Расчёт теплоотдачи со стороны горячего теплоносителя..
4.2 Расчёт теплоотдачи со стороны холодного теплоносителя
4.3 Определение коэффициента теплопередачи...
5. Расчёт поверхности теплообмена и количества секций труб теплообменника..
6. Конструктивный расчёт теплообменных аппаратов...
7. Определение температуры поверхностей стенок трубы..
8. Гидравлический расчёт теплообменного аппарата..
9. Определение толщины тепловой изоляции...
10. Выбор теплообменного аппарата.
Заключение..
Приложение.
Литература.

1. Бакластов А.М., Горбенко В.А., Удыма П.Г. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок. М.: Энергоиздат, 1981.
2. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоатомиздат, 1981.
3. Бакластов А.М. и др. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. М.: Энергатомиздат, 1986.
4. Лебедев П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. М.: Энергия, 1970.
5. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник под общ. ред. Григорьева В.А. и Зорина В.М. М.: Энергатомиздат, 1983.
6. Теплотехнический справочник /Под ред. В.Н. Юренева, П.Д. Лебедева. М.: Энергия, т.1, 1975; т.2, 1976.
7. Вильнер Я.М., Ковалёв Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Мн.: Высшая школа, 1976.
8. Тепловая изоляция. Под ред. Г.Ф. Кузнецова. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1973.
9. Щукин А.А., Сушкин И.Н., Зах Р.Г. Теплотехника. М.: Металлургия, 1973.