98622

Тепловой расчет теплообменного аппарата типа «труба в трубе»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Расчет коэффициента теплоотдачи от пара к стенке трубы. Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки трубы воде. Расчет плотности теплового потока теплопередачи и теплоотдачи. Расход греющего пара. Расчет поверхности теплообменника.

Русский

2015-11-05

952.11 KB

13 чел.

Минобрнауки России

Нижнекамский химико-технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

НХТИ ФГБОУ ВПО «КНИТУ»

Кафедра  техники и физики низких темпеpатуp

Курсовая работа

            по дисциплине: Термодинамика и основы теплопередачи.

            Тепловой расчет теплообменного аппарата типа труба в трубе

             6 вариант

Выполнил: студент  2222 группы,

механического факультета

Мокеев Владимир Юрьевич

Проверил: к.т.н.,доц. Сагдеев Айрат Адиевич

Нижнекамск 2015г.


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

Содержание

 Разраб.

Мокеев В.Ю.

Провер.

Сагдеев А.А.

 

Лит.

Листов

8

НХТИ гр.2222

Содержание

ЗАДАНИЕ. 3

Исходные данные. 3

1. Расчет коэффициента теплоотдачи от пара к стенке трубы. 4

2. Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки трубы воде. 4

3. Расчет плотности теплового потока  теплопередачи и теплоотдачи. 5

4. Расход греющего пара. 6

5. Расчет поверхности теплообменника. 6

Вывод 7

6. Список использованной литературы. 8


ЗАДАНИЕ.

В теплообменном аппарате типа труба в трубе нагреваемая жидкость – вода с расходом 3,5 кг/с, движется во внутренней трубке(рис. 1), изготовленной из стали (λcт=60 Вт/(м∙К)), с наружным диаметром dн =40 мм и толщиной стенки  2 мм. В межтрубном пространстве подается сухой насыщенный пар воды, который конденсируется при  температуре 180. При этом выделяется теплота r (кДж/кг), которая передается нагреваемой жидкости (воде).

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

Исходные данные.

Расход воды: m=3,5 кг/с

Коэффициент теплоотдачи стали: λcт=60 Вт/мК;

Наружный диаметр трубы: dн=40 мм;

Толщина стенки трубы: 2 мм;

Температура конденсации пара: tH= 180°С;

Температура воды на входе в теплообменник: =10°C;

Температура воды на выходе из теплообменника: =90°С;

Расположение теплообменника – горизонтальное.

Длина и высота секции теплообменника: l =2 м;

Требуется рассчитать поверхность теплообменника F2 и расход

греющего пара mn=m1,кг/с.

 

Рис. 1

  1.  

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

Расчет коэффициента теплоотдачи от пара к стенке трубы.

Средняя температура воды:

=  50° C.

Принимаем температуру стенки со стороны пара: 

Комплекс конденсата при температуре :

AH = 150 м К; ВН = 0,0129 м/Вт;

Значение относительно длины:

ZH = πR ∙ (tHtc1) = π20 10-3  (180 – 115) = 4,1;

Радиус трубы, на которой происходит конденсация:

R = 0,5  dH = 0,5 40 = 20 10-3 м.

Устанавливаем режим течения – ламинарный.

Число Рейнольдса:

ReH = 3,25  = 3,25 4,10.75 = 10;

Коэффициент теплоотдачи от конденсата стенки:

α1 = = = 190;

  1.  Расчет коэффициента теплоотдачи от стенки трубы воде.

Внутренний диаметр трубы:

dвн = dH  - 2  δc = 40 – 2 2 = 36 мм;

Проходное сечение трубы:

F = π ∙  = π = 0,001018 м2;

Плотность воды: ρ = 988,1 кг/м3;

Скорость движения воды в трубе:

W = =  = 12,18 м/с;

Коэффициент кинематической вязкости воды:

               = 0,556 10-6 м2/с;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

Число Рейнольдса: Re = = = 226619;

Устанавливаем режим течения – турбулентный;

Принимаем в первом приближении:

tc2 = tc1 = 115;

Число Прандтля жидкости:  Prж= 1,51.

Число Прандтля стенки: :  Prс= 1,00.

Число Нуссельта:

Nu = 0,021 ∙ ∙   = 0,021 2266190,8 1,510.43 ∙  = 534,8;

Коэффициент теплопроводности воды λ = 0,648 ;

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде:

=  =  = 29,7 ;

  1.  Расчет плотности теплового потока  теплопередачи и теплоотдачи.

Плотность потока теплоотдачи:

q = α1  ( - ) = 190  = 12350  ;

Коэффициент теплопередачи:

 -1= -1 = 0,039  ;

= tН - = 180 – 10 = 170;

= tН - = 180 – 90 = 90;

Средний температурный напор:

t =  =  = 125,8;

Плотность потока теплопередачи:

q = k  t = 25,7 125,8 = 3228,4 Вт/м2;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

Здесь k – коэффициент теплопередачи через плоскую стенку:

k =  = = 25,7 Вт/(м2  К);

Уточняем температуру стенки:

= tH - = 180 -  = 163℃;

Отклонение:

1 =  ∙ 100%=  ∙100% = 0,4147% < 5%

= tc1 q ∙   = 115 – 3228,4   = 114,9; 

Отклонение:

2 =  ∙ 100% =  ∙100% = 0,0009% < 5%.

Так как отклонение температур стенок меньше 5%, то итерации прекращаем.

  1.  Расход греющего пара.

Удельная теплота парообразования: r = 2015,2 кДж/кг;

Теплоемкость воды: с = 4,181 кДж/кг∙℃;

Расход греющего пара:

m1=  =  = 0,58 кг/с;

  1.  Расчет поверхности теплообменника.

Необходимая поверхность теплообменника:

F=  =  = 0,361 м2

Поверхность теплообменника одной секции:

 =  = 0,226 м2;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

Число секций:

n= == 1,6;

Принимаем n =2.

Вывод:  Поверхность теплообменника F = 0,3612 

             Расход греющего пара m1 = 0,58 кг/с.

 

  1.  

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

Список использованной литературы. 

  1.  Теплотехника. Техническая термодинамика. Теплопередача.    Метод. Указания/ Казань гос.технол.ун-т; Сост. И.З. Вафин, 

М.С. Курбангалеев, А.А. Мухамадиев, И.Х. Хайруллин. 2006. 56с.

  1.  Техническая термодинамика теплопередача: Учебное пособие для вузов. – 3-е изд., испр. и доп. В.В. Нащокин. Высш. 1980. – 469с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63429. Рынок труда 64.5 KB
  Одной из наиболее важных задач любой экономики предприятия или домашнего хозяйства является проблема инвестиций размещение капитала между различными возможными сферами вложений для получения максимального дохода в будущем.
63430. Атмосферный воздух и его охрана. Газовый состав атмосферы. Роль живых организмов в формировании современной атмосферы. Причины и следствия загрязнения атмосферного воздуха 149 KB
  Газовый состав атмосферы. Роль живых организмов в формировании современной атмосферы. Для атмосферы характерен постоянный обмен веществом и энергией с гидросферой литосферой живыми организмами и космическим пространством.
63431. БАЗЫ ДАННЫХ И WEB ТЕХНОЛОГИИ 564 KB
  Основы web технологий Архитектура использования БД на Web Серверные технологии Использование языка XML для динамического представления информации Подходы по реализации портала Производительность надежность и безопасность данных...
63433. Роль зеленых насаждений в снижении загрязнения атмосферного воздуха. Правовые основы охраны атмосферного воздуха. Фотохимический смог и причины его образования 98 KB
  Только предприятия России выбрасывают в атмосферу более 70 млн т разнообразных веществ в год. При мощности 1 млн кВт она ежегодно выбрасывает в атмосферу 365 млрд м3 горячих газов содержащих пыль вредные вещества и 1000 млн м3 пара.
63434. УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ 328.5 KB
  Управление данными необходимый процесс Основная концепция управления данными Управление данными в экспедициях и экспериментах пунктах измерений Управление данными в центрах обработки данных Управление данными в отдельных проектах Управление данными...
63436. ДОСТОВЕРНОСТЬ И КАЧЕСТВО ДАННЫХ 318.5 KB
  Проблема качества данных Метрики оценки качества БД Источники ошибок Методы контроля данных Оформление результатов контроля данных Организация работ по повышению качества данных. Проблема качества данных Надежная БД должна обеспечивать высокую вероятность...
63437. Почвы и их рациональное использование. Экологическое состояние земельных ресурсов в РК. Источники, причины загрязнения и истощения земельных ресурсов. Проблемы опустынивания. Мероприятия по защите земель 78 KB
  Почвы и их рациональное использование. Структура почвы Почва это особое природное образование обладающей рядом свойств присущих живой и неживой природе. Он назвал почвы четвертым царством природы наряду с минералами животными и растениями.