Моделирование математического процесса теплообмена в теплообменнике типа труба в трубе (стр. 2 из 3)

· прямоточная, когда горячая и холодная жидкости протекают параллельно;

· противоточная, когда горячая и холодная жидкости протекают в противоположном друг другу направлении;

· перекрестная, когда жидкости протекают в перекрестном направлении.

А.

Б.

Рис. 1. Схема движения жидкостей в теплообменнике типа «труба в трубе» при прямотоке (А) и противотоке (Б).

Рис. 2. Односекционный теплообменник «труба в трубе».

1 – штуцер на D_y= 100 мм и p_y= 40 кгс/см²; 2 – штуцер на D_y= 150 мм и p_y= 25 кгс/см²; 3 – опора; 4 – наружная труба; 5 – решетка для наружных труб; 6 – колпак; 7 – калач; 8 – внутренняя труба; 9 – распределительная коробка; 10 – штуцер на D_y= 150 мм и p_y= 25 кгс/см²; 11- решетка для внутренних труб; 12 – крышка.

Расчетная часть.

t_x₁ — входная температура холодной нефти, ⁰С;

G_x_. — расход холодной нефти, кг/с;

T_x2— выходная температура нагретой нефти,⁰С ;

G_г— расход горячей нефти, кг/с;

t_г1,t_г2— соответственно температура горячей нефти на входе и выходе, ⁰С.

№	G_x	t_x1	T_x2
1	389	12,0	28,4
2	250	12,8	29,3
3	359	11,9	28,7
4	355	12,0	28,6
5	348	12,1	28,5
6	340	12,0	29
7	300	12,6	29
8	350	12,5	28,9
9	365	12,3	28,8
10	330	12,3	28,7
11	290	12,0	28,9
12	308	12,2	28,8
13	240	12,4	29,2
14	250	12,5	29
15	250	12,6	29,2
16	320	12,4	28,8
17	382	12,4	28,8
18	300	12,4	29
19	182	12,9	29,4
20	230	12,9	29,5
21	150	12,8	29,5
22	250	12,3	29
23	182	12,5	29,6
24	360	11,8	28,4
25	320	11,8	28,8
26	260	12,6	29,1
27	260	12,8	29,3
28	200	12,7	29,4
29	260	12,6	29
30	379	12,1	28,5
31	280	12,2	29,2
32	222	12,5	29,3
33	150	13,4	29,8
34	270	12,2	29,3
35	240	12,7	29,5
36	250	12,1	29
37	250	12,6	29,6
38	187	12,9	29,8
39	175	12,8	29,7
40	188	13,4	29,7
41	207	13,0	29,4
42	250	13,2	29,5
43	184	13,7	30
44	140	13,0	29,8
45	231	12,7	29,3
46	175	13,5	29,8
47	158	13,7	29,7
48	127	13,1	29,7
49	164	13,5	29,5
50	126	13,8	29,8
51	208	13,2	29,7
52	162	13,3	29,9
53	143	13,8	29,9
54	124	13,3	29,6
55	208	13,2	29,6
56	142	13,4	29,7
57	159	13,9	29,8
58	122	13,5	30
59	230	13,0	29,5
60	159	14,1	30

Регрессионный и корреляционный анализ.

Линейная регрессия от одного параметра.

T(G) = 30,545 – 5,193·10^-3·G

Параболическая регрессия.

T(t)= 42,769 –2,895·t + 0,144·t²

Метод множественной корреляции.

T(G,t) = 26,664 – 0,0036·G + 0,274·t

Тепловой расчет теплообменника «труба в трубе».

Исходные данные:

Для греющей нефти:

d₂= 55 мм d₁= 50 мм t₁₁= 60 ºCG₁= 16.67

C_p₆₀= 1,9

δ_c= 25 мм

Для нагреваемой нефти:

ρ₂= 885

t₂₁= 10 ºC t₂₂= 30 ºC G₂=34,72

D= 90 мм

С_р10= 1,61

С_р30= 1,73

Решение:

Количество переданного тепла:

Температура греющей воды на выходе:

Находим средние арифметические значение температур теплоносителей и значения физических свойств при этих температурах:

При этой температуре основные параметры греющей нефти:

При этой температуре основные параметры нагреваемой нефти:

Скорость движения теплоносителей:

Критерий Рейнольдса для потока греющей нефти:

Температура стенки:

Коэффициент теплоотдачи от греющей нефти к стенке трубы:

Критерий Рейнольдса для потока нагреваемой нефти:

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой нефти:

Коэффициент теплопередачи:

Тепловой баланс:

Уравнение динамики процесса теплопередачи.

Теплообменник является сложным объектом с распределенными параметрами. При выводе уравнений динамики необходимо принять ряд допущений.

1) Количество тепла, которое проходит в направлении потока как в жидкости так и в стенке трубы не учитывается.