Главная страница
Навигация по странице:

  • Теплофизические свойства холодного теплоносителя – вода

  • Среднелогарифмический температурный напор

  • Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины. Теплофизические свойства горячего теплоносителя этилового спирта

  • Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде

  • Расчет площади Теплообменного аппарата

  • Пересчет на двух пакетную схему - Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины.

  • Пересчет на трех пакетную схему

  • Пересчет теплообменного аппарата по уточненным значениям температуры стенок. Задаемся значением температуры стенки со стороны горячего теплоносителя

  • Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости Расчет площади Теплообменного аппарата

  • Расчет теплообмена при четырех пакетной компоновке

  • - Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины.

  • Расчет гидравлического сопротивления теплообменника

  • 485кг Потери давления по горячему теплоносителю Потери давления по горячему теплоносителю Список использованной литературы

  • Исходные данные


    Скачать 256.37 Kb.
    НазваниеИсходные данные
    Дата05.12.2018
    Размер256.37 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла47201.docx.docx
    ТипДокументы
    #58954

    Исходные данные

    Горячий теплоноситель – этиловый спирт .

    Расход

    Температура на входе

    Температура на выходе

    Холодный теплоноситель – вода .

    Температура на входе

    Температура на выходе

    Так как среды являются не коррозионно агрессивными применим в качестве материала теплообменных пластин сталь 40

    1. Определяем теплофизические свойства горячего теплоносителя этилового спирта при средней температуре.

    Так как не задано давление воды принимаем его равным 2 бар

    , , , ,

    - водяной эквивалент для горячего теплоносителя –спирт этиловый

    Объемный расход спирта

    Количество тепла отбираемого у спирта


    1. Теплофизические свойства холодного теплоносителя – вода

    Средняя температура

    , ,
    Из уравнения теплового баланса находим расход холодного теплоносителя

    ,

    Объемный расход воды

    где - КПД теплообменника

    - водяной эквивалент для теплоносителя -нефти


    1. Среднелогарифмический температурный напор (принимаем противоточную схему)


    По предварительному значению коэффициента теплопередачи и температурному напору производим оценочный расчет площади теплообмена пластинчатого теплообменного аппарата

    Поверхность теплообмена

    Принимаем за основу разборный пластинчатый теплообменный аппарат площадью одной пластины 0,3м2

    Число пластин



    Конструктивные размеры в соответствии с таблицей





    1. Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины.

    Теплофизические свойства горячего теплоносителя этилового спирта при средней температуре.

    , , , ,

    Дл определения числа Прандтля для спирта при температуре стенки принимаем температуру стенки 450С

    , ,

    По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу каналов N=58 пластин, число ходов Z=29, определяем скорость спирта
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный,
    Расчет ведется по уравнению

    где коэффициент а=0,1 для пластинчатого теплообменника для площади теплообмена одного элемента 0,3 м2, , ,

    Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке


    1. Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде

    теплофизические свойства нагреваемой воды при средней температуре.

    , ,

    Определяем число Прандтля воды при температуре стенки ,

    По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу каналов N=58 пластин, число ходов Z=29, определяем скорость воды
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный,
    Расчет ведется по уравнению

    где коэффициент а а=0,1 для пластинчатого теплообменника для площади теплообмена одного элемента 0,3 м2, , ,

    Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости

    1. Расчет площади Теплообменного аппарата


    Сумма термических сопротивлений гофрированной пластины из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды составляет

    Тогда
    Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет

    Площадь поверхности теплообменного аппарата будет

    Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 20м2 не обеспечивает необходимый теплосъем


    Для получения больших коэффициентов теплоотдачи применим двух пакетную компоновку.

    В этом случае принимаем число пластин 56. Схема . Число ходов по теплоносителям

    1. Пересчет на двух пакетную схему


    - Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины.

    По поперечному сечению канала и расходу и числу ходов Z'=14, определяем скорость спирта
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный,
    Расчет ведется по уравнению

    ,

    Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке


    • Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде

    По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу ходов Z=14, определяем скорость воды
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный,
    Расчет ведется по уравнению

    Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости


    • Расчет площади Теплообменного аппарата

    Сумма термических сопротивлений гофрированной пластины из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды ( со стороны спирта в в иду малости пренебрегаем ) составляет

    Тогда
    Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет

    Площадь поверхности теплообменного аппарата будет

    Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 16м2 не обеспечивает необходимый теплосъем .



    1. Пересчет на трех пакетную схему


    В этом случае принимаем число пластин 56. Схема . Число ходов по теплоносителям

    Производим пересчет
    - Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины.

    По поперечному сечению канала и расходу и числу ходов Z”=9, определяем скорость спирта
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный,
    Расчет ведется по уравнению

    ,

    Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке


    • Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде

    По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу ходов Z”=9, определяем скорость воды
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Так как число Рейнольдса больше 50 – режим течения теплоносителя турбулентный,
    Расчет ведется по уравнению

    Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости


    • Расчет площади Теплообменного аппарата



    Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет

    Площадь поверхности теплообменного аппарата будет

    Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 16м2 при 56 пластинах обеспечивает необходимый теплосъем .

    Масса аппарата 485кг
    Температуру стенки находим из уравнения для теплового потока .

    Ошибка в выборе температуры по наружной стенке составляет

    Ошибка в выборе температуры по внутренней стенке составляет
    Ошибка составляет больше 5% - проводим пересчет с учетом корректировки температур стенок


    1. Пересчет теплообменного аппарата по уточненным значениям температуры стенок.


    Задаемся значением температуры стенки со стороны горячего теплоносителя

    , рассчитываем число Прандтля для спирта при температуре стенки, для чего выписываем значения

    , ,

    ,

    Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке
    Задаемся температурой стенки со стороны воды

    Число Прандтля для воды по температуре стенки
    Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде
    Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости
    Расчет площади Теплообменного аппарата

    Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет

    Площадь поверхности теплообменного аппарата будет
    Так как стандартный теплообменник площадью теплообмена 16 м2 не обеспечивает требуемы теплосъем , применим компоновку из четырех пакетов



    1. Расчет теплообмена при четырех пакетной компоновке



    Число пластин 56 площадь теплообмена 16м2. Схема . Число ходов по теплоносителям

    Производим пересчет
    - Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя ( спирт) к стенке пластины.

    По поперечному сечению канала и расходу и числу ходов Z”'=7, определяем скорость спирта
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Расчет ведется по уравнению

    ,

    Средний коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке


    • Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки пластины к воде

    По поперечному сечению канала и расходу и принятому числу ходов Z”'=7, определяем скорость воды
    Определяем число Рейнольдса для жидкости


    Расчет ведется по уравнению

    Средний коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости


    • Расчет площади Теплообменного аппарата



    Удельный тепловой поток отнесенный к единице поверхности будет

    Площадь поверхности теплообменного аппарата будет

    Стандартный теплообменный аппарат площадью теплообмена 16м2 при 56 пластинах обеспечивает необходимый теплосъем с запасом .
    Температуру стенки находим из уравнения для теплового потока .

    Ошибка в выборе температуры по наружной стенке составляет

    Ошибка в выборе температуры по внутренней стенке составляет
    Так как ошибка составляет менее 5% - пересчет с учетом корректировки температур стенок можно прекратить
    Принимаем аппарат с площадью теплообмена 16 м2, площадью поверхности одной пластины 0,3м2

    Число пластин

    Число ходов

    Площадь теплообмена одной пластины 0,3 м2

    Запас по площади теплообмена

    Масса аппарата 485кг

    1. Расчет гидравлического сопротивления теплообменника


    Рассчитываем потерю давления в каналах прохождения горячего теплоносителя
    Потеря давления в пластине рассчитывается по формуле
    Здесь =4 – число пакетов

    коэффициент сопротивления одного пакета

    Скорость жидкости в штуцере

    Так как скорость масла в штуцере меньше 2,5 м/с потерями давления в штуцере можно пренебречь

    Подставляя значения, получим

    Рассчитываем потерю давления в каналах прохождения холодного теплоносителя
    Потеря давления в пластине рассчитывается по формуле
    Здесь =4– число пакетов

    коэффициент сопротивления одного пакета

    Скорость жидкости в штуцере

    Так как скорость масла в штуцере меньше 2,5 м/с потерями давления в штуцере можно пренебречь

    Подставляя значения, получим


    Ответ:

    Площадь поверхности теплообмена площадью поверхности одной пластины 0,3м2

    Число пластин

    Число ходов

    Площадь теплообмена одной пластины 0,3 м2

    Запас по площади теплообмена

    Масса 485кг
    Потери давления по горячему теплоносителю

    Потери давления по горячему теплоносителю

    Список использованной литературы


    1. Ю.И. Дынтерский , Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. 2 изд., перераб и дополн. М.: Химия. 1991.-496 с.




    1. Н.Б Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей . М. 1972. 720стр. М илл.




    1. Богданов С.Н. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха . Свойства веществ . Справочник . 4 –е изд., перераб. и доп. – СПб. СПбГАХПТ, 1999.-320с.
    написать администратору сайта