Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата (стр. 1 из 2)
Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата
Иваново 2010
1. Расчётная часть
Определим внутренний диаметр корпуса теплообменника.
Исходя из того, что нам задано общее число трубок в теплообменном аппарате n=130, выбираем из таблицы 1 [1] при расположении трубок по концентрическим окружностям число трубок – 130. Тогда число труб по диагонали
= 13.Наружный диаметр трубок задан и равняется dнар=22 мм.
Шаг труб выбираем из соотношения S=(1,3
1,5) dнар=28.6 33, принимаем S=30 мм.k
6 мм – кольцевой зазор между трубами и корпусом, принимаем k=10 мм. 
мм.Задаём температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменника.
Температура насыщенного сухого водяного пара при Рн=0.6 бар:
0С. 
.Примем
=32.44 0С.Определяем расход холодного теплоносителя G2 из уравнения неразрывности.
;
м2;Средняя температура холодного теплоносителя:
0С;Из таблицы 8 [2] выписываем параметры холодного теплоносителя:
кг/м3; 
Дж/кгК; 
кг/с.Из уравнения теплового баланса находим тепловую мощность аппарата Q.
Вт.Строим график изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева t=f(F) и рассчитываем среднюю температуру теплоносителей
. 
График изменения температуры теплоносителя вдоль поверхности нагрева
; 
; 
, значит определяется как среднее арифметическое: 
; 
0С.Определение коэффициента теплопередачи k.
;Теплофизические свойства материала трубок таблица 6 [3] (Сталь 2Х13):
;Толщина стенки δ=0,5 (dнар-dвн)=0,5 (22–16)=3 мм
Определение
и 
.Задаёмся
, 
– коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на одиночной горизонтальной трубе.
,где из таблиц 8 и 9 [2]
при Топр = Тнас = 85,95 0C.
– коэффициент теплопередачи при вынужденном движении текучей среды в прямых гладких трубах.Определяем критерий Рейнольдса.
0С; 
м2/с; 
Вт/мК. 
>104 режим турбулентный.Значит, средняя теплоотдача рассчитывается по формуле Михеева:
, 
-поправка, учитывающая изменение физических свойств среды от температуры.Из таблицы 8 [2]:
По t0 = 23,22 0С находим Prf= 6,5048
По tw2 = 53,59 0С находим Prw=3,321
– поправка на изменение коэффициента теплоотдачи на начальном участке гидродинамической стабилизации. 
, значит =1.Тогда,
. 
.Определяем k:
Т.к. при расчетах температуры стенок были заданы приближенно, то их необходимо уточнить. Для этого определим удельный тепловой поток исходя из температур теплоносителей:
.Температуры стенок могут быть найдены из выражений:
,
0С, 
0С.Пересчитаем α1 и α2:
При
=45,11 0С найдём значения Prw:Prw=3,917,
. 
. 
.Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
, 
0С, 
0С.Пересчитаем α1 и α2:
При
=46,53 0С найдём значения Prw:Prw=3,807,
. 
. 
.Уточним коэффициент теплопередачи:
Ещё раз определим значения температур стенок:
, 
0С, 
0С.Т.к. расхождение с предыдущими температурами менее 1%, то полученную в последнем приближении величину k=2934,02 Вт/м2К будем считать окончательной.
2. Площадь поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи
,теплообменник корпус уравнение нагрев
м2,Сравниваем
и 
. 
– действительная площадь поверхности теплообмена.Т.к. коэффициенты теплопередачи имеют разные порядки, то в качестве
берём диаметр, равный 
м, т. к. < .