Контрольная работа: Расчет теплообменного аппарата труба в трубе
Название: Расчет теплообменного аппарата труба в трубе Раздел: Рефераты по строительству Тип: контрольная работа |
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. 1. 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. 1.1 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, . 1.2 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) 2. 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 – 2.1 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 . Т n – 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 0 С ниже . Значение коэффициента диффузии Dтабл приводится в табл.2 [2]. Для расчета D на нужную температуру Т можно воспользоваться формулой (2.3) 2.2 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 Arи 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
|