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

11 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

65885. Французский героический эпос. «Песнь о Роланде» 43 KB
  Этот цикл посвящен времени правления Карла Великого образ Карла в этом цикле подвергается идеализации а кроме того в этом цикле речь также идет о его верных вассалах и коварных врагах. События которые рассказывают эти жесты относят ко времени после смерти Карла Великого.
65887. Крещение и его влияние на развитие русской культуры 41.5 KB
  Уже в то время на Руси были христиане при дворе князя была сильная христианская партия. И Фотий и Никон говорят что корабли Русичей потерпели крушение изза внезапно налетевшей бури и произошло это благодаря божественному вмешательству божественному заступничеству. Владимир принимает решение...
65890. Основы физиологии труда 32.49 KB
  Прежде всего это социальная неэффективность физического труда связанная с низкой его производительностью необходимостью высокого напряжения физических сил и потребностью в длительном до 50 рабочего времени отдыхе. Для данного вида труда характерна гипокинезия...
65893. Классификация недвижимости по функциональному признаку 62.5 KB
  Эти объекты недвижимости называют еще и недвижимостью по природе. Искусственные объекты постройки: а жилая недвижимость малоэтажный дом до трех этажей многоэтажный дом от 4 до 9 этажей дом повышенной этажности от 10 до 20 этажей высотный дом свыше 20 этажей.