ми таких теплообмінників є:
трудність пропускання теплоносія з великими швидкостями
труднощі очищення міжтрубному простору
труднощі виготовлення з матеріалів, що не допускають розвальцьовування і зварювання.
При експлуатації теплообмінних апаратів будь-якої конструкції повинні виконуватися оптимальні гідродинамічні умови, що забезпечують передачу тепла від одного теплоносія до іншого з найменшими витратами.
1. Тепловий розрахунок
Метою теплового розрахунку є визначення необхідної площі теплопередающей поверхні, відповідної при заданих температурах оптимальним гідродинамічним умовам процесу, і вибір стандартизованого теплообмінника.
З основного рівняння теплопередачі
(1)
де F - площа теплопередающей поверхні, м 2; - теплове навантаження апарату, Вт; - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м 2? К);
D tср - середній температурний напір, К.
1.1 Визначення теплового навантаження апарату
У розглянутій задачі нагрівання води здійснюється у вертикальному кожухотрубчасті теплообмінників теплотою конденсирующегося водяної пари, тому теплове навантаження визначимо за формулою [2]
,
Де- масова витрата води, кг/с;
с2 - середня питома теплоємність води, Дж/кг? К; до, tн - кінцева і початкова температури води, K;
c=1,03 - коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в навколишнє середовище.
Середня температура води
===44
Цьому значенню температури відповідає
[1, табл. 39]
r=990.4 кг/м3 [1, табл. 39].
Тоді
=43? 4180? (59-29)=5392 кВт.
з урахуванням втрат
=Q? 1.03=тисячі п'ятсот вісімдесят дев'ять? 1.03=+5554 кВт.
1.2 Визначення витрати пари і температури його насичення
Витрата пари визначимо з рівняння [2, с. 190]
, (2)
де D - витрата пари, кг/с; - прихована теплота конденсації пари, Дж/кг.
За [1, табл. LVII] при рн=0.23 Мпа=2 198 кДж/кг,
Тн=124 ° С.
З формули (2) випливає, що
===2.53 кг/с.
1.3 Розрахунок температурного режиму теплообмінника
Мета розрахунку - визначення середньої різниці температур D tср і середніх температур теплоносіїв tср1 і tср2. Для визначення середнього температурного напору складемо схему руху теплоносіїв.
Температура пари в процесі конденсації не змінюється, тому
СР1=Тн=124 ° С,
а середня температура води [2, 1.14]
СР2=tср1 - D tср=124-80=44 ° С.
Температура одного з теплоносіїв (пара) в апараті не змінюється, тому вибір температурного режиму остаточний.
1.4 Вибір теплофізичних характеристик теплоносіїв
Теплофізичні властивості теплоносіїв визначаємо при їх середніх температурах і заносимо в табл. 1.
Таблиця 1 - Теплофізичні властивості теплоносіїв
Простір і процессФізіческіе велічіниОбозначеніеЧісловие значеніяМежтрубное простір, конденсація параСредняя температура теплоносія, 0С Щільність, кг/м3 Теплопровідність, Вт/(м.к) Динамічна в'язкість, Па.сtср.I r 1 l 1 m 1124 939.8 0,686 0,2234.10-3Трубное простір, нагрівання водиСредняя температура теплоносія, 0С Щільність, кг/м3 Питома теплоємність, Дж/(кг.к) Теплопровідність, Вт/(м.к) Динамічна в'язкість, Па.с Число Прандтляtср.2 r 2 C2 l 2 m 2 Pr244 990.4 4,18? 103 0,6396 0,6138? 10-3 4
1.5 Орієнтовний розрахунок площі поверхні апарату. Вибір конструкції апарату та матеріалів для його виготовлення
Орієнтовним розрахунком називається розрахунок площі теплопередающей поверхні по ориентировочному значенню коефіцієнта теплопередачі К, вибирається з [2, табл. 1.3]. Приймаємо К=1500 Вт/(м 2? К), тоді орієнтовне значення площі апарату за формулою (1)
== 46.3 м 2.
Так як в апараті гарячим теплоносієм є пар, то для забезпечення високої інтенсивності теплообміну з боку води необхідно забезпечити турбулент...
