Prora?un izmjenjiva?a topline trenutno ne traje vi?e od pet minuta. Svaka organizacija koja proizvodi i prodaje takvu opremu, u pravilu, svakome daje svoj vlastiti program selekcije. Mo?e se besplatno preuzeti sa web stranice kompanije ili ?e njihov tehni?ar do?i u va?u kancelariju i besplatno ga instalirati. Me?utim, koliko je ta?an rezultat ovakvih prora?una, mo?e li mu se vjerovati i nije li proizvo?a? lukav kada se bori na tenderu sa svojim konkurentima? Provjera elektronskog kalkulatora zahtijeva znanje ili barem razumijevanje metodologije za prora?un modernih izmjenjiva?a topline. Poku?ajmo otkriti detalje.

?ta je izmjenjiva? topline

Prije nego ?to izvr?imo prora?un izmjenjiva?a topline, sjetimo se kakav je ovo ure?aj? Aparat za prijenos topline i mase (aka izmjenjiva? topline ili TOA) je ure?aj za prijenos topline s jednog rashladnog sredstva na drugo. U procesu promjene temperature nosa?a topline, mijenjaju se i njihove gusto?e i, shodno tome, indikatori mase tvari. Zbog toga se takvi procesi nazivaju prijenosom topline i mase.

Vrste prijenosa topline

Hajde sada da pri?amo o tome - postoje samo tri. Zra?enje - prijenos topline zbog zra?enja. Kao primjer, razmislite o prihvatanju sun?anje na pla?i po toplom ljetnom danu. A takvi izmjenjiva?i topline se ?ak mogu na?i na tr?i?tu (cijevni grija?i zraka). Me?utim, naj?e??e za grijanje stambenih prostora, prostorija u stanu kupujemo uljne ili elektri?ne radijatore. Ovo je primjer druga?ijeg tipa prijenosa topline - mo?e biti prirodan, prisilni (napa, a u kutiji je izmjenjiva? topline) ili mehani?ki pogon (sa ventilatorom, na primjer). Potonji tip je mnogo efikasniji.

Me?utim, najvi?e efikasan metod prijenos topline je toplinska provodljivost, ili, kako se jo? naziva, provodljivost (od engleskog provodljivosti - "provodljivost"). Svaki in?enjer koji ?e provesti toplinski prora?un izmjenjiva?a topline, prije svega, razmi?lja o tome kako odabrati efikasnu opremu u minimalnim dimenzijama. A to je mogu?e posti?i upravo zahvaljuju?i toplotnoj provodljivosti. Primjer za to je najefikasniji TOA danas - plo?asti izmjenjiva?i topline. Plo?asti izmjenjiva? topline, prema definiciji, je izmjenjiva? topline koji prenosi toplinu s jednog rashladnog sredstva na drugo kroz zid koji ih razdvaja. Maksimalna mogu?a povr?ina kontakta izme?u dva medija, zajedno sa pravilno odabranim materijalima, profilom plo?e i debljinom, omogu?ava minimiziranje veli?ine odabrane opreme uz zadr?avanje originalnih tehni?kih karakteristika potrebnih u tehnolo?kom procesu.

Vrste izmjenjiva?a topline

Prije izra?una izmjenjiva?a topline, odre?uje se s njegovim tipom. Svi TOA se mogu podijeliti u dvije velike grupe: rekuperativni i regenerativni izmjenjiva?i topline. Osnovna razlika izme?u njih je sljede?a: u regenerativnim TOA razmjena topline se odvija kroz zid koji razdvaja dva rashladna sredstva, dok u regenerativnim dva medija imaju direktan kontakt jedan s drugim, ?esto se mije?aju i zahtijevaju naknadno odvajanje u posebnim separatorima. dijele se na mije?aju?e i na izmjenjiva?e topline sa mlaznicom (stacionarne, padaju?e ili srednje). Grubo re?eno, kantu vru?a voda, izlo?en mrazu, ili ?a?u toplog ?aja, stavite da se ohladi u fri?ideru (nikada to ne radite!) - ovo je primjer takvog mije?anja TOA. A sipanjem ?aja u tanjir i hla?enjem na ovaj na?in, dobijamo primer regenerativnog izmenjiva?a toplote sa mlaznicom (tanjiri? u ovom primeru ima ulogu mlaznice), koji prvi dolazi u kontakt sa okolnim vazduhom i uzima njegovu temperaturu, a zatim oduzima dio topline iz vru?eg ?aja koji je u njega uliven, nastoje?i da oba medija dovede u termi?ku ravnote?u. Me?utim, kao ?to smo ve? ranije saznali, efikasnije je koristiti toplinsku provodljivost za prijenos topline s jednog medija na drugi, stoga su danas najkorisniji (i ?iroko kori?teni) TOA u smislu prijenosa topline, naravno, regenerativni. one.

Termi?ko i konstrukcijsko projektovanje

Bilo koji prora?un rekuperativnog izmjenjiva?a topline mo?e se izvesti na osnovu rezultata termi?kih, hidrauli?kih i prora?una ?vrsto?e. Oni su fundamentalni, obavezni u projektovanju nove opreme i ?ine osnovu metodologije za prora?un kasnijih modela linije sli?nih ure?aja. Glavni zadatak termi?ki prora?un TOA je odre?ivanje potrebne povr?ine povr?ine izmjenjiva?a topline za stabilan rad izmjenjiva?a topline i odr?avanje potrebnih parametara medija na izlazu. ?esto se u takvim prora?unima in?enjerima daju proizvoljne vrijednosti te?inskih i veli?inskih karakteristika budu?e opreme (materijal, promjer cijevi, dimenzije plo?e, geometrija snopa, vrsta i materijal peraja, itd.), dakle, nakon termi?ki prora?un, obi?no provode konstruktivni prora?un izmjenjiva?a topline. Uostalom, ako je u prvoj fazi in?enjer izra?unao potrebnu povr?inu za dati promjer cijevi, na primjer, 60 mm, a ispostavilo se da je du?ina izmjenjiva?a topline oko ?ezdeset metara, onda bi bilo logi?nije pretpostaviti prelazak na vi?eprolazni izmjenjiva? topline, ili na tip ?koljke i cijevi, ili za pove?anje promjera cijevi.

Hidrauli?ki prora?un

Izvode se hidrauli?ki ili hidromehani?ki, kao i aerodinami?ki prora?uni kako bi se utvrdili i optimizirali hidrauli?ki (aerodinami?ki) gubici tlaka u izmjenjiva?u topline, kao i izra?unali tro?kovi energije za njihovo savladavanje. Prora?un bilo kojeg puta, kanala ili cijevi za prolaz rashladne teku?ine predstavlja primarni zadatak za osobu - intenziviranje procesa prijenosa topline u ovom podru?ju. To jest, jedan medij mora prenijeti, a drugi primiti ?to je vi?e mogu?e topline u minimalnom periodu svog protoka. Za to se ?esto koristi dodatna povr?ina za izmjenu topline, u obliku razvijenih povr?inskih rebra (za odvajanje grani?nog laminarnog podsloja i pove?anje turbulencije strujanja). Optimalni omjer ravnote?e hidrauli?kih gubitaka, povr?ine razmjene topline, te?inskih i veli?inskih karakteristika i oduzete toplinske snage rezultat je kombinacije toplinskog, hidrauli?kog i strukturnog prora?una TOA.

Istra?iva?ki prora?uni

Istra?iva?ki prora?uni TOA provode se na osnovu dobijenih rezultata termi?kih i verifikacionih prora?una. Oni su, u pravilu, neophodni da bi se napravile posljednje izmjene u dizajnu projektovanog aparata. Tako?e se provode u cilju korekcije bilo koje jedna?ine koje su ugra?ene u implementirani prora?unski model TOA, dobijenih empirijski (prema eksperimentalnim podacima). Izvo?enje istra?iva?kih prora?una uklju?uje desetine, a ponekad i stotine prora?una prema posebnom planu koji je razvijen i implementiran u proizvodnju prema matemati?koj teoriji planiranja eksperimenata. Rezultati otkrivaju uticaj raznim uslovima i fizi?ke veli?ine na indikatore u?inka TOA.

Ostale kalkulacije

Prilikom izra?unavanja povr?ine izmjenjiva?a topline, ne zaboravite na otpor materijala. TOA prora?uni ?vrsto?e uklju?uju provjeru projektirane jedinice na naprezanje, na torziju, na primjenu maksimalno dozvoljenih radnih momenata na dijelove i sklopove budu?eg izmjenjiva?a topline. Uz minimalne dimenzije, proizvod mora biti jak, stabilan i sa garancijom bezbedan rad u raznim, ?ak i najintenzivnijim uslovima rada.

Dinami?ki prora?un se provodi kako bi se odredile razli?ite karakteristike izmjenjiva?a topline u promjenjivim na?inima njegovog rada.

Dizajn tipova izmjenjiva?a topline

Rekuperativni TOA mo?e se po dizajnu podijeliti na dovoljno veliki broj grupe. Najpoznatiji i naj?ire kori?teni su plo?asti izmjenjiva?i topline, zra?ni (cijevasto rebrasti), ?koljkasti i cijevni izmjenjiva?i topline, "pipe-in-pipe" izmjenjiva?i topline, ?koljkasti i plo?asti i drugi. Postoje i egzoti?niji i visokospecijalizirani tipovi, kao ?to su spiralni (izmjenjiva? topline) ili strugani tip, koji rade sa viskoznim ili kao i mnogim drugim tipovima.

Izmjenjiva?i topline "cijev u cijevi"

Razmotrite najjednostavniji izra?un izmjenjiva?a topline "cijev u cijevi". Strukturno, ova vrsta TOA je maksimalno pojednostavljena. Po pravilu, vru?a rashladna te?nost se pu?ta u unutra?nju cijev aparata kako bi se minimizirali gubici i u ku?i?te, ili u vanjska cijev, pokrenite rashladnu te?nost. Zadatak in?enjera u ovom slu?aju svodi se na odre?ivanje du?ine takvog izmjenjiva?a topline na osnovu izra?unate povr?ine povr?ine za izmjenu topline i zadanih promjera.

Ovdje je vrijedno dodati da se u termodinamiku uvodi koncept idealnog izmjenjiva?a topline, odnosno aparata beskona?ne du?ine, gdje nosa?i topline rade u protustruji, a temperaturna razlika je u potpunosti razra?ena izme?u njih. Dizajn cijevi u cijevi je najbli?i ispunjavanju ovih zahtjeva. A ako rashladne teku?ine pokre?ete u protustruji, onda ?e to biti takozvani "pravi protivtok" (a ne kri?ni, kao u plo?astim TOA-ima). Temperaturna glava se najefikasnije razra?uje s takvom organizacijom kretanja. Me?utim, prilikom izra?unavanja izmjenjiva?a topline „cijevi u cijevi“, treba biti realan i ne zaboraviti na logisti?ku komponentu, kao i na jednostavnost ugradnje. Du?ina eurokamiona je 13,5 metara, a nisu svi tehni?ki prostori prilago?eni za klizanje i ugradnju opreme ove du?ine.

Izmjenjiva?i topline sa ?koljkama i cijevima

Stoga se vrlo ?esto prora?un takvog aparata glatko ulijeva u prora?un izmjenjiva?a topline s ?koljkom i cijevi. Ovo je aparat u kojem se snop cijevi nalazi u jednom ku?i?tu (ku?i?tu), koje se ispiru raznim rashladnim teku?inama, ovisno o namjeni opreme. U kondenzatorima, na primjer, rashladno sredstvo se ubacuje u ku?i?te, a voda u cijevi. Sa ovom metodom kretanja medija, prakti?nije je i efikasnije kontrolisati rad aparata. U ispariva?ima, naprotiv, rashladno sredstvo klju?a u cijevima, dok se one ispiru ohla?enom teku?inom (voda, salamuri, glikoli itd.). Stoga se prora?un izmjenjiva?a topline s ?koljkom i cijevi svodi na minimiziranje dimenzija opreme. Istovremeno se igra sa pre?nikom ku?i?ta, pre?nikom i brojem unutra?nje cijevi i du?ine aparata, in?enjer dosti?e izra?unatu vrednost povr?ine izmenjiva?a toplote.

Izmjenjiva?i topline zraka

Jedan od najpopularnijih danas izmjenjiva?i topline su cijevni rebrasti izmjenjiva?i topline. Nazivaju se i zmijama. Tamo gdje se ne samo ugra?uju, po?ev?i od fan coil jedinica (od engleskog fan + coil, tj. "fan" + "coil") u unutra?nje jedinice split sistemi i zavr?avaju?i sa ogromnim rekuperatorima dimnih gasova(odvo?enje toplote iz vrelog dimnog gasa i prenos toplote na potrebe grejanja) u kotlovskim postrojenjima u CHP. Zbog toga prora?un spiralnog izmjenjiva?a topline ovisi o primjeni u kojoj ?e ovaj izmjenjiva? topline pustiti u rad. Industrijski hladnjaci vazduha (VOP) ugra?eni u komore za ?ok zamrzavanje mesa, u zamrziva?i niske temperature i druga postrojenja za hla?enje hrane zahtijevaju odre?ene karakteristike dizajna u va?em nastupu. Razmak izme?u lamela (rebara) treba biti ?to ve?i kako bi se produ?ilo vrijeme neprekidnog rada izme?u ciklusa odmrzavanja. Ispariva?i za podatkovne centre (centre za obradu podataka), naprotiv, napravljeni su ?to je mogu?e kompaktnije, svode?i me?ulamelarne udaljenosti na minimum. Ovakvi izmjenjiva?i topline rade u "?istim zonama" okru?enim finim filterima (do HEPA klase), pa se ovaj prora?un provodi s naglaskom na minimiziranju dimenzija.

Plo?asti izmjenjiva?i topline

Trenutno su plo?asti izmjenjiva?i topline u stabilnoj potra?nji. Na svoj na?in dizajn potpuno su sklopivi i poluzavareni, lemljeni bakrom i niklom, zavareni i lemljeni difuzno (bez lema). Termi?ki prora?un plo?astog izmjenjiva?a topline je prili?no fleksibilan i ne predstavlja posebnu pote?ko?u za in?enjera. U procesu odabira mo?ete se igrati sa vrstom plo?a, dubinom kanala za probijanje, vrstom rebara, debljinom ?elika, razli?itih materijala, i ?to je najva?nije - brojni modeli standardne veli?ine ure?aja razli?itih veli?ina. Takvi izmjenjiva?i topline su niski i ?iroki (za grijanje vode parom) ili visoki i uski (razdvojni izmjenjiva?i topline za sisteme klimatizacije). ?esto se koriste i za medije s promjenom faza, tj. kao kondenzatori, ispariva?i, odogreja?i, predkondenzatori, itd. Termi?ki prora?un dvofaznog izmjenjiva?a topline je ne?to slo?eniji od izmjenjiva?a topline teku?ina-te?nost, me?utim, za iskusne in?enjere, ovaj zadatak je rje?iv i ne predstavlja posebne pote?ko?e. Da bi olak?ali takve prora?une, moderni dizajneri koriste in?enjerske ra?unalne baze podataka, u kojima mo?ete prona?i mnogo potrebnih informacija, uklju?uju?i dijagrame stanja bilo kojeg rashladnog sredstva u bilo kojoj primjeni, na primjer, program CoolPack.

Primjer prora?una izmjenjiva?a topline

Glavna svrha prora?una je izra?unati potrebnu povr?inu povr?ine za izmjenu topline. Toplinska (rashladna) snaga je obi?no navedena u projektnom zadatku, me?utim, u na?em primjeru ?emo je izra?unati, da tako ka?em, da provjerimo sam projektni zadatak. Ponekad se de?ava i da se gre?ka mo?e uvu?i u izvorne podatke. Jedan od zadataka kompetentnog in?enjera je da prona?e i ispravi ovu gre?ku. Kao primjer, izra?unajmo plo?asti izmjenjiva? topline tipa "te?nost-te?nost". Neka ovo bude prekida? pritiska u visokoj zgradi. U cilju rastere?enja opreme pritiskom, ovaj pristup se vrlo ?esto koristi u izgradnji nebodera. Na jednoj strani izmjenjiva?a topline imamo vodu sa ulaznom temperaturom Tin1 = 14 ?S i izlaznom temperaturom Tout1 = 9 ?S, a sa protokom G1 = 14.500 kg/h, a sa druge - tako?er voda, ali samo sa slede?im parametrima: Tin2 = 8 ?S, Tout2 = 12 ?S, G2 = 18 125 kg/h.

Potrebna snaga (Q0) se izra?unava kori??enjem formule toplotnog bilansa (vidi sliku iznad, formula 7.1), gde je Sr specifi?ni toplotni kapacitet (tabelarna vrednost). Radi jednostavnosti prora?una uzimamo smanjenu vrijednost toplotnog kapaciteta Srv = 4,187 [kJ/kg*?S]. Mi vjerujemo:

Q1 = 14 500 * (14 - 9) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W = 84,3 kW - na prvoj strani i

Q2 = 18 125 * (12 - 8) * 4,187 = 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W = 84,3 kW - na drugoj strani.

Imajte na umu da je, prema formuli (7.1), Q0 = Q1 = Q2, bez obzira na kojoj strani je izvr?eno izra?unavanje.

Nadalje, prema osnovnoj jedna?ini prijenosa topline (7.2), nalazimo potrebnu povr?inu (7.2.1), gdje je k koeficijent prolaza topline (uzet jednak 6350 [W / m 2 ]), i DTav.log. - prosje?na logaritamska razlika temperature, izra?unata prema formuli (7.3):

DT sr.log. = (2 - 1) / ln (2 / 1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;

F zatim \u003d 84321 / 6350 * 1,4428 = 9,2 m 2.

U slu?aju kada je koeficijent prolaza topline nepoznat, prora?un plo?astog izmjenjiva?a topline je ne?to slo?eniji. Prema formuli (7.4), razmatramo Reynoldsov kriterij, gdje je r gustina, [kg / m 3], i je dinami?ka viskoznost, [N * s / m 2], v je brzina medija u kanal, [m/s], d cm - pre?nik navla?enog kanala [m].

Pomo?u tabele tra?imo vrednost Prandtl kriterijuma koji nam je potreban i, koriste?i formulu (7.5), dobijamo Nuseltov kriterijum, gde je n = 0,4 - u uslovima zagrevanja te?nosti, a n = 0,3 - u uslovima te?nosti hla?enje.

Nadalje, prema formuli (7.6), izra?unava se koeficijent prijelaza topline od svakog rashladnog sredstva do zida, a prema formuli (7.7) izra?unavamo koeficijent prolaza topline, koji zamjenjujemo u formulu (7.2.1) da bismo izra?unali povr?ina povr?ine za izmjenu topline.

U ovim formulama, l je koeficijent toplinske provodljivosti, gj je debljina stijenke kanala, a1 i a2 su koeficijenti prijenosa topline od svakog od nosa?a topline do zida.

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije

Irkutsk Nacionalni istra?iva?ki tehni?ki univerzitet

Katedra za termoenergetiku

Naseobinski i grafi?ki radovi

u disciplini "Oprema za prenos toplote i mase termoelektrana i industrijskih preduze?a"

na temu: "Termi?ki verifikacioni prora?un ?koljkastih i plo?astih izmjenjiva?a topline"

Opcija 15

Zavr?io: student gr. PTEb-12-1

Rasputin V.V.

Provjerio: vanredni profesor Katedre za in?enjerstvo Kartavskaya V. M.

Irkutsk 2015

UVOD

Prora?un toplinskog optere?enja izmjenjiva?a topline

Prora?un i izbor ku?i?ta i cijevi izmjenjiva?a topline

Grafi?ko-analiti?ka metoda za odre?ivanje koeficijenta prolaza topline i povr?ine grijanja

Prora?un i izbor plo?astog izmjenjiva?a topline

Komparativna analiza izmjenjiva?i topline

Hidrauli?ki prora?un ?koljkastih izmjenjiva?a topline, cjevovoda za vodu i kondenzat, izbor pumpi i sifona za paru

ZAKLJU?AK

SPISAK KORI??ENIH IZVORA

UVOD

U radu je prikazan prora?un i izbor dva tipa ku?i?ta i plo?astih izmjenjiva?a topline.

Oklopni i cijevni izmjenjiva?i topline su ure?aji napravljeni od snopova cijevi sastavljenih pomo?u cijevnih limova, a ograni?eni su ?koljkama i poklopcima sa spojnicama. Cjevni i prstenasti prostori u aparatu su razdvojeni, a svaki od ovih prostora se mo?e podijeliti na nekoliko prolaza uz pomo? pregrada. Pregrade se postavljaju kako bi se pove?ala brzina, a samim tim i intenzitet prijenosa topline.

Izmjenjiva?i topline ovog tipa namijenjeni su za razmjenu topline izme?u teku?ina i plinova. U ve?ini slu?ajeva para (rashladno sredstvo za grijanje) se uvodi u prstenasti prostor, a zagrijana teku?ina te?e kroz cijevi. Kondenzat iz prstenastog prostora izlazi u sifon za paru kroz priklju?ak koji se nalazi u donjem dijelu ku?i?ta.

Druga vrsta su plo?asti izmjenjiva?i topline. U njima je povr?ina za izmjenu topline formirana skupom tankih utisnutih valovitih plo?a. Ovi ure?aji mogu biti sklopivi, polusklopivi i nesklopivi (zavareni).

u tanjirima sklopivi izmjenjiva?i topline postoje kutni otvori za prolaz nosa?a topline i ?ljebovi u koje su pri?vr??ene zaptivne i sastavne brtve od posebne gume otporne na toplinu.

Plo?e se sabijaju izme?u fiksnih i pokretnih plo?a na na?in da se zahvaljuju?i brtvi izme?u njih formiraju kanali za naizmjeni?ni prolaz tople i hladne rashladne teku?ine. Plo?e se isporu?uju sa spojnicama za spajanje cjevovoda.

Ne pokretna plo?a pri?vr??ena za pod, plo?e i pokretna plo?a su pri?vr??ene u poseban okvir. Grupa plo?a koje formiraju sistem paralelnih kanala u kojima se dato rashladno sredstvo kre?e samo u jednom smjeru ?ini paket. Paket je u su?tini isti kao jedan prolaz kroz cijevi u vi?eprolaznim izmjenjiva?ima topline s ?koljkom i cijevi.

Svrha rada je izrada termi?kog i verifikacionog prora?una ?koljkastih i plo?astih izmjenjiva?a topline.

?koljkasti izmjenjiva?i topline iz standardnog asortimana;

plo?asti izmjenjiva? topline iz standardnog asortimana.

Vje?bajte -izvr?iti prora?un termi?ke verifikacije ku?i?ta i plo?astih izmjenjiva?a topline.

Po?etni podaci:

rashladna te?nost:

grijanje - suha zasi?ena para;

grijana - voda.

Parametri medija za grijanje:

pritisak P 1= 1,5 MPa;

temperatura t 1 to = t n .

Parametri grijane rashladne teku?ine:

protok G 2= 80 kg/s;

ulazna temperatura t 2n = 40° IZ;

izlazna temperatura t 2k = 170° OD.

Raspored cijevi -vertikalno.

1. Prora?un toplinskog optere?enja izmjenjiva?a topline

Toplotno optere?enje iz jedna?ine toplotnog bilansa

,

izmjenjiva? topline u omota?u i cijevi grijanje plo?a

gdje - toplina koju prenosi rashladno sredstvo za grijanje (suha zasi?ena para), kW; - toplina koju percipira zagrijana rashladna teku?ina (voda), kW; h -Efikasnost izmjenjiva?a topline, uzimaju?i u obzir gubitak topline u okru?enje.

Jedna?ina toplotnog bilansa kada se promeni agregatno stanje jednog od nosa?a toplote

,

gdje , -odnosno protok, toplota isparavanja i temperatura zasi?enja suhe zasi?ene pare, kg/s, kJ/kg, ° IZ; - temperatura pothla?ivanja kondenzata, ° IZ; -toplotni kapacitet kondenzata ogrjevnog fluida, kJ/(kg K); - respektivno, potro?nja i specifi?na toplota zagrijana voda, kg/s i kJ/(kg K) na prosje?noj temperaturi ; - po?etnu i krajnju temperaturu zagrijane vode, ° OD.

Prema pritisku rashladnog sredstva za grijanje R 1 = 1,5 MPa odre?eno temperaturom zasi?enja t n = 198,3° S i toplota isparavanja r = 1946,3 kJ/kg.

Odre?ivanje temperature kondenzata

° OD.

Termofizi?ki parametri kondenzata na =198,3° Od vani:

gustina r 1 = 1963,9 kg/m 3;

toplotni kapacitet = 4,49 kJ/(kg K);

toplotna provodljivost l 1 = 0,66 W/(m K);

m 1=136x 10-6Pa x With;

kinemati?ka viskoznost n 1 = 1,56x 10-7m 2/With;

Prandtl broj Pr 1=0,92.

Odre?ivanje temperature vode

° OD.

Termofizi?ki parametri vode pri = ° Od vani:

gustina r 2 = 1134,68 kg/m 3;

toplotna provodljivost l 2 = 0,68 W/(m K);

koeficijent dinami?kog viskoziteta m 2 = 268x 10-6Pa x With;

kinemati?ka viskoznost n 2 = 2,8x 10-7m 2/With;

Prandtl broj Pr 2 = 1,7.

Toplota koju percipira zagrijana voda bez promjene agregatnog stanja

Toplota koja se prenosi suvom zasi?enom parom tokom promene agregatnog stanja

MW.

Srednja potro?nja grijanja

kg/s.

Izbor sheme kretanja nosa?a topline i odre?ivanje prosje?ne temperaturne razlike

Na slici 1 prikazan je grafik promjena temperatura nosa?a topline preko povr?ine izmjenjiva?a topline sa protutokom.

Slika 1 - Grafikon promjene temperatura nosa?a toplote preko povr?ine izmenjiva?a toplote sa protivtokom

U izmjenjiva?u topline dolazi do promjene stanja agregacije rashladnog sredstva za grijanje, stoga se prosje?na logaritamska razlika temperature nalazi po formuli

.

° OD,

gdje ° C- velika temperaturna razlika izme?u dva nosa?a toplote na krajevima izmenjiva?a toplote; ° C je manja temperaturna razlika izme?u dva nosa?a toplote na krajevima izmjenjiva?a topline.

Prihvatamo pribli?nu vrijednost koeficijenta prijenosa topline

Or =2250 W/(m 2·TO).

Zatim, iz osnovne jedna?ine prijenosa topline, pribli?na povr?ina prijenosa topline

M 2.

2. Prora?un i izbor ku?i?ta i cijevi izmjenjiva?a topline

Izme?u cijevi u izmjenjiva?u topline s ?koljkom i cijevi kre?e se rashladna teku?ina za grijanje - kondenzacija suve zasi?ene pare, u cijevima - zagrijana rashladna teku?ina -vode, koeficijent prolaza toplote kondenzovane pare je ve?i od koeficijenta vode.

Odabiremo vertikalni mre?ni grija? tipa PSVK-220-1.6-1.6 (slika 2).

Glavne dimenzije i specifikacije izmjenjiva? topline:

Pre?nik ku?i?ta D = 1345 mm.

debljina zida d = 2 mm.

Vanjski promjer cijevi d = 24 mm.

Broj prolaza rashladnog sredstva z = 4.

Ukupan broj cijevi n = 1560.

Du?ina cijevi L = 3410 mm.

Povr?ina razmjene topline F = 220 m 2.

Odabran je vertikalni predgrija? mre?na voda PSVK-220-1.6-1.6 (sl. 4) sa povr?inom za razmenu toplote F = 220 m 2.

Simbol izmjenjiva? topline PSVK-220-1,6-1,6: P -grija?; OD -mre?na voda; AT -vertikalno; To -za kotlarnice; 220 m 2- povr?ina razmjene toplote; 1,6 MPa - maksimalno radni pritisak grijanje suhe zasi?ene pare, MPa; 1,6 MPa - maksimalni radni pritisak vode iz mre?e.

Slika 2 - ?ema vertikalnog grija?a mre?ne vode tipa PSVK-220: 1 - razvodna komora za vodu; 2 - tijelo; 3 - sistem cijevi; 4 - mala vodena komora; 5 - dio tijela koji se mo?e ukloniti; A, B - opskrba i ispu?tanje vode iz mre?e; B - ulaz za paru; G - odvod kondenzata; D - uklanjanje mje?avine zraka; E - odvod vode iz cijevnog sistema; K - na diferencijalni manometar; L - do indikatora nivoa

Telo ima donju prirubnicu koja omogu?ava pristup donjem cevnom listu bez iskopavanja sistema cevi. Primijenjena je jednoprolazna shema kretanja pare bez stagniraju?ih zona i vrtloga. Dizajn ?tita deflektora pare i njegovo pri?vr??ivanje su pobolj?ani. Uvedeno je kontinuirano uklanjanje mje?avine pare i zraka. Uveden je okvir cijevnog sistema, zbog ?ega je pove?ana njegova krutost. Dati su parametri za mjedene cijevi za izmjenu topline pri nazivnom protoku vode za grijanje i pri nazna?enom pritisku suhe zasi?ene pare. Materijal cijevi - mesing, ner?aju?i ?elik, bakar-nikl ?elik.

Budu?i da se filmska kondenzacija pare javlja u izmjenjiva?u topline na vanjskoj povr?ini okomito postavljenih cijevi, koristimo sljede?u formulu za koeficijent prijelaza topline od kondenziraju?e suhe zasi?ene pare do zida:

W/(m 2TO),

gdje = 0,66 W/(m x K) je toplotna provodljivost zasi?ene te?nosti; = kg/m 3je gustina zasi?ene te?nosti pri ° IZ; Pa x c je koeficijent dinami?ke viskoznosti zasi?ene teku?ine.

Odredimo koeficijent prolaza toplote za cevni prostor (grejano rashladno sredstvo je voda).

Za odre?ivanje koeficijenta prolaza topline potrebno je odrediti na?in strujanja vode kroz cijevi. Da bismo to u?inili, izra?unavamo Reynoldsov kriterijum:

,

gdje d lok = d-2 d = 24-2x 2 \u003d 20 mm \u003d 0,02 m - unutra?nji promjer cijevi; n = 1560 - ukupan broj cijevi; z = 4 - broj poteza; Pa x With -dinami?ki koeficijent viskoznosti vode.

= ? 104- re?im strujanja je turbulentan, zatim Nuseltov kriterijum iz

,

Koeficijent prijenosa topline sa zida na zagrijanu rashladnu teku?inu

W/(m 2x TO),

gdje W/(m 2x K) - koeficijent toplotne provodljivosti vode pri ° OD.

Odredimo brzinu vode:

Plo?asti izmjenjiva?i topline u rashladnim sistemima. Zahtjev za visokim koeficijentom prijenosa topline - maksimalna konvergencija ulaznih/izlaznih temperatura - glavna je karakteristika ure?aja koji se koriste u rashladnim sistemima, kao ?to su hladnja?e i ventilacijski sistemi. Zahvaljuju?i bogatom iskustvu Alfa Laval u profiliranju plo?a, razlika izme?u temperatura mlaznica koje izlaze iz aparata dosti?e 0,5 °C. Osim toga, treba napomenuti da se ova razlika posti?e jednim prolazom teku?ine kroz ure?aj sa ?etiri mlaznice na prednjoj strani ure?aja, ?to uvelike pojednostavljuje ugradnju i odr?avanje izmjenjiva?a topline. Daljinsko hla?enje (klimatizacija) Glavna komponenta sistema daljinskog hla?enja je izvor hladno?e, obi?no fri?ider. Voda ili otopina glikola se hladi u ispariva?u, a toplina se uklanja na kondenzatorskoj strani u kondenzatoru. Upotreba plo?astog izmjenjiva?a topline iu krugu toplog i hladnog ispariva?a pru?a stvarne prednosti. Kondenzator se mo?e, na primjer, hladiti nekim otvorenim izvorom hla?enja, kao ?to je morska ili rije?na voda. Me?utim, ?esto agresivno okru?enje takvog otvorenog koda mo?e o?tetiti samu opremu hladnjaka. Plo?asti izmjenjiva? topline smje?ten izme?u dva medija ?e rije?iti ovaj problem. U krugu ispariva?a, plo?asti izmjenjiva? topline mo?e se koristiti za odvajanje dva ?ista, hladna kruga kako bi se za?titila oprema od visokog pritiska(tzv. hidrauli?no odvajanje). direktno hla?enje. Direktno hla?enje je ekolo?ki prihvatljiv na?in kori?tenja toplinske energije. Pru?aju?i najbolju upotrebu rashladne opreme, stvara ekolo?ki prihvatljiv izvor hladno?e. Stvara udobnost i udobnost za korisnika, pove?ava redundantnost opreme, smanjuje potrebu za odr?avanje i ?tedi prostor koji se koristi za ugradnju opreme. Osim toga, smanjuje tro?kove ulaganja i pove?ava svestranost sistema. Upotreba plo?asti izmjenjiva?i topline u sistemu direktnog pro?irenja, neutrali?e razlike pritiska izme?u krugova. ?irok asortiman Alfa Laval izmenjiva?a toplote sa razli?ite karakteristike, garantuje mogu?nost optimalnih tehni?kih rje?enja za gotovo svaku namjenu vezanu za stvaranje ugodne mikroklime. Materijal plo?a, brtvi i mlaznica Plo?e se mogu napraviti od bilo kojeg materijala koji se mo?e pe?atirati. Naj?e??e kori??eni ner?aju?i ?elici su AISI 304, AISI 316 i titanijum. Zaptivke se tako?e mogu napraviti od ?irokog spektra elastomera, ali se naj?e??e izra?uju od nitrila i EPDM-a. Navojne cijevi se izra?uju od od ner?aju?eg ?elika ili titanijum, kao i za M6 i ugljeni?ni ?elik. Prirubni?ki priklju?ci mogu biti bez O-prstena ili opremljeni gumom, nehr?aju?im ?elikom, titanom ili drugim legurama, ovisno o modelu. Maksimalni pritisci i temperature Svi modeli su dostupni sa ramovima razni dizajni i mo?e biti opremljen raznim tipovima plo?a razli?itih debljina i uzoraka u zavisnosti od projektnog pritiska. Maksimalna temperatura za koji je ure?aj dizajniran zavisi od materijala od kojeg su brtve izra?ene.

Po?aljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Dobar posao na stranicu">

Studenti, postdiplomci, mladi nau?nici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu bi?e vam veoma zahvalni.

Hostirano na http://www.allbest.ru/

Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije

Irkutsk Nacionalni istra?iva?ki tehni?ki univerzitet

Katedra za termoenergetiku

Naseobinski i grafi?ki radovi

u disciplini "Oprema za prenos toplote i mase termoelektrana i industrijskih preduze?a"

na temu: "Termi?ki verifikacioni prora?un ?koljkastih i plo?astih izmjenjiva?a topline"

Opcija 15

Zavr?io: student gr. PTEb-12-1

Rasputin V.V.

Provjerio: vanredni profesor Katedre za in?enjerstvo Kartavskaya V. M.

Irkutsk 2015

UVOD

1. Prora?un toplinskog optere?enja izmjenjiva?a topline

2. Prora?un i izbor ku?i?ta i cijevi izmjenjiva?a topline

3. Grafi?ko-analiti?ka metoda za odre?ivanje koeficijenta prolaza topline i povr?ine grijanja

4. Prora?un i izbor plo?astog izmjenjiva?a topline

5. Komparativna analiza izmjenjiva?a topline

6. Hidrauli?ki prora?un ?koljkastih izmjenjiva?a topline, cjevovoda za vodu i kondenzat, izbor pumpi i sifona

ZAKLJU?AK

UVOD

U radu je prikazan prora?un i izbor dva tipa ku?i?ta i plo?astih izmjenjiva?a topline.

Oklopni i cijevni izmjenjiva?i topline su ure?aji napravljeni od snopova cijevi sastavljenih pomo?u cijevnih limova, a ograni?eni su ?koljkama i poklopcima sa spojnicama. Cjevni i prstenasti prostori u aparatu su razdvojeni, a svaki od ovih prostora se mo?e podijeliti na nekoliko prolaza uz pomo? pregrada. Pregrade se postavljaju kako bi se pove?ala brzina, a samim tim i intenzitet prijenosa topline.

Izmjenjiva?i topline ovog tipa namijenjeni su za razmjenu topline izme?u teku?ina i plinova. U ve?ini slu?ajeva para (rashladno sredstvo za grijanje) se uvodi u prstenasti prostor, a zagrijana teku?ina te?e kroz cijevi. Kondenzat iz prstenastog prostora izlazi u sifon za paru kroz priklju?ak koji se nalazi u donjem dijelu ku?i?ta.

Druga vrsta su plo?asti izmjenjiva?i topline. U njima je povr?ina za izmjenu topline formirana skupom tankih utisnutih valovitih plo?a. Ovi ure?aji mogu biti sklopivi, polusklopivi i nesklopivi (zavareni).

Plo?e sklopivih izmjenjiva?a topline imaju kutne rupe za prolaz nosa?a topline i ?ljebove u koje su pri?vr??ene zaptivne i sastavne brtve od posebne gume otporne na toplinu.

Plo?e se sabijaju izme?u fiksnih i pokretnih plo?a na na?in da se zahvaljuju?i brtvi izme?u njih formiraju kanali za naizmjeni?ni prolaz tople i hladne rashladne teku?ine. Plo?e se isporu?uju sa spojnicama za spajanje cjevovoda.

Fiksna plo?a je pri?vr??ena za pod, plo?e i pokretna plo?a su pri?vr??ene u poseban okvir. Grupa plo?a koje formiraju sistem paralelnih kanala u kojima se dato rashladno sredstvo kre?e samo u jednom smjeru ?ini paket. Paket je u su?tini isti kao jedan prolaz kroz cijevi u vi?eprolaznim izmjenjiva?ima topline s ?koljkom i cijevi.

Svrha rada je izrada termi?kog i verifikacionog prora?una ?koljkastih i plo?astih izmjenjiva?a topline.

Za ovo vam je potrebno:

izra?unati toplinsko optere?enje izmjenjiva?a topline;

izra?unaj i izaberi:

?koljkasti izmjenjiva?i topline iz standardnog asortimana;

plo?asti izmjenjiva? topline iz standardnog asortimana.

Zadatak je izvr?iti prora?un termi?ke verifikacije ku?i?ta i plo?astih izmjenjiva?a topline.

Po?etni podaci:

rashladna te?nost:

grijanje - suha zasi?ena para;

grijana - voda.

Parametri medija za grijanje:

pritisak R 1 = 1,5 MPa;

temperatura t 1k \u003d t n.

Parametri grijane rashladne teku?ine:

potro?nja G 2 = 80 kg/s;

ulazna temperatura t 2n = 40C;

izlazna temperatura t 2k = 170C.

Raspored cijevi je okomit.

1. Prora?un toplinskog optere?enja izmjenjiva?a topline

Toplotno optere?enje iz jedna?ine toplotnog bilansa

,

grijanje plo?astog izmjenjiva?a topline u omota?u i cijevi

gdje je toplina koju prenosi rashladno sredstvo za grijanje (suha zasi?ena para), kW; - toplina koju percipira zagrijana rashladna teku?ina (voda), kW; U?inkovitost izmjenjiva?a topline, uzimaju?i u obzir gubitak topline u okoli?.

Jedna?ina toplotnog bilansa kada se promeni agregatno stanje jednog od nosa?a toplote

,

gde je, respektivno, brzina protoka, toplota isparavanja i temperatura zasi?enja suve zasi?ene pare, kg/s, kJ/kg, C; - temperatura prehla?enja kondenzata, C; toplotni kapacitet kondenzata ogrjevnog fluida, kJ/(kg K); - potro?nja i specifi?na toplota zagrijane vode, kg/s i kJ/(kg K) pri prosje?noj temperaturi; - po?etnu i krajnju temperaturu zagrijane vode, C.

Prema pritisku rashladnog sredstva za grijanje P 1 = 1,5 MPa, odre?ujemo temperaturom zasi?enja t n = 198,3 C i toplinom isparavanja r = 1946,3 kJ / kg.

Odre?ivanje temperature kondenzata

OD.

Termofizi?ki parametri kondenzata na =198,3S iz:

gustina 1 = 1963,9 kg / m 3;

toplotni kapacitet = 4,49 kJ/(kg K);

toplotna provodljivost 1 = 0,66 W/(m K);

dinami?ki koeficijent viskoznosti 1 =13610 -6 Pas;

kinemati?ka viskoznost n 1 = 1,5610 -7 m 2 / s;

Prandtlov broj Pr 1 =0,92.

Odre?ivanje temperature vode

OD.

Termofizi?ki parametri vode na = S iz:

gustina 2 = 1134,68 kg / m 3;

toplotni kapacitet = 4,223 kJ/(kg K);

toplotna provodljivost 2 = 0,68 W/(m K);

dinami?ki koeficijent viskoznosti 2 = 26810 -6 Pas;

kinemati?ka viskoznost n 2 = 2.810 -7 m 2 / s;

Prandtlov broj Pr 2 = 1,7.

Toplota koju percipira zagrijana voda bez promjene agregatnog stanja

Toplota koja se prenosi suvom zasi?enom parom tokom promene agregatnog stanja

MW.

Srednja potro?nja grijanja

kg/s.

Izbor sheme kretanja nosa?a topline i odre?ivanje prosje?ne temperaturne razlike

Na slici 1 prikazan je grafik promjena temperatura nosa?a topline preko povr?ine izmjenjiva?a topline sa protutokom.

Slika 1 - Grafikon promjene temperatura nosa?a toplote preko povr?ine izmenjiva?a toplote sa protivtokom

U izmjenjiva?u topline dolazi do promjene stanja agregacije rashladnog sredstva za grijanje, stoga se prosje?na logaritamska razlika temperature nalazi po formuli

.

OD,

gdje je C velika temperaturna razlika izme?u dva nosa?a topline na krajevima izmjenjiva?a topline; C je manja temperaturna razlika izme?u dva nosa?a toplote na krajevima izmjenjiva?a topline.

Prihvatamo pribli?nu vrijednost koeficijenta prijenosa topline

op \u003d 2250 W / (m 2 K).

Zatim, iz osnovne jedna?ine prijenosa topline, pribli?na povr?ina prijenosa topline

m 2.

2. Prora?un i izbor ku?i?ta i cijevi izmjenjiva?a topline

Izme?u cijevi u izmjenjiva?u topline sa ?koljkom i cijevi kre?e se rashladno sredstvo za grijanje - kondenzira suhu zasi?enu paru, u cijevima - zagrijanu rashladnu vodu, koeficijent prijenosa topline kondenziraju?e pare je ve?i od onog kod vode.

Odabiremo vertikalni mre?ni grija? tipa PSVK-220-1.6-1.6 (slika 2).

Glavne dimenzije i tehni?ke karakteristike izmjenjiva?a topline:

Pre?nik ku?i?ta D = 1345 mm.

Debljina stijenke = 2 mm.

Vanjski promjer cijevi d = 24 mm.

Broj prolaza rashladnog sredstva z = 4.

Ukupan broj cijevi n = 1560.

Du?ina cijevi L = 3410 mm.

Povr?ina razmjene topline F = 220 m 2 .

Odabran je vertikalni mre?ni bojler PSVK-220-1,6-1,6 (sl. 4) sa povr?inom za izmjenu topline F = 220 m 2 .

Simbol izmjenjiva?a topline PSVK-220-1,6-1,6: P grija?; Iz mre?e vode; do vertikale; K za kotlarnice; 220 m 2 - povr?ina razmjene topline; 1,6 MPa - maksimalni radni pritisak grijanja suhe zasi?ene pare, MPa; 1,6 MPa - maksimalni radni pritisak vode iz mre?e.

Slika 2 - ?ema vertikalnog grija?a mre?ne vode tipa PSVK-220: 1 - razvodna komora za vodu; 2 - tijelo; 3 - sistem cijevi; 4 - mala vodena komora; 5 - dio tijela koji se mo?e ukloniti; A, B - opskrba i ispu?tanje vode iz mre?e; B - ulaz za paru; G - odvod kondenzata; D - uklanjanje mje?avine zraka; E - odvod vode iz cijevnog sistema; K - na diferencijalni manometar; L - do indikatora nivoa

Telo ima donju prirubnicu koja omogu?ava pristup donjem cevnom listu bez iskopavanja sistema cevi. Primijenjena je jednoprolazna shema kretanja pare bez stagniraju?ih zona i vrtloga. Dizajn ?tita deflektora pare i njegovo pri?vr??ivanje su pobolj?ani. Uvedeno je kontinuirano uklanjanje mje?avine pare i zraka. Uveden je okvir cijevnog sistema, zbog ?ega je pove?ana njegova krutost. Dati su parametri za mjedene cijevi za izmjenu topline pri nazivnom protoku vode za grijanje i pri nazna?enom pritisku suhe zasi?ene pare. Materijal cijevi - mesing, ner?aju?i ?elik, bakar-nikl ?elik.

Budu?i da se filmska kondenzacija pare javlja u izmjenjiva?u topline na vanjskoj povr?ini okomito postavljenih cijevi, koristimo sljede?u formulu za koeficijent prijelaza topline od kondenziraju?e suhe zasi?ene pare do zida:

W / (m 2 K),

gdje je \u003d 0,66 W / (mK) toplinska provodljivost zasi?ene teku?ine; \u003d kg / m 3 - gustina zasi?ene teku?ine na C; Pas je koeficijent dinami?ke viskoznosti zasi?ene teku?ine.

Odredimo koeficijent prolaza toplote za cevni prostor (grejano rashladno sredstvo je voda).

Za odre?ivanje koeficijenta prolaza topline potrebno je odrediti na?in strujanja vode kroz cijevi. Da bismo to u?inili, izra?unavamo Reynoldsov kriterijum:

,

gdje je d ext = d-2 = 24-22 = 20 mm = 0,02 m - unutra?nji promjer cijevi; n = 1560 - ukupan broj cijevi; z = 4 - broj poteza; Pro?i dinami?ki koeficijent viskoznosti vode.

= 10 4 - re?im strujanja je turbulentan, tada Nuseltov kriterijum iz

,

Koeficijent prijenosa topline sa zida na zagrijanu rashladnu teku?inu

W / (m 2 K),

gdje je W / (m 2 K) toplinska provodljivost vode na C.

Odredimo brzinu vode:

Provjera temperature zida:

Prihvatamo da su cijevi izra?ene od mesinga, koeficijent toplinske vodljivosti st = 111 W / (m K) prema .

By najve?a vrijednost koeficijent prolaza toplote od pare do zida, odre?ujemo koeficijent prolaza toplote:

W / (m 2 K).

Odredite povr?inu povr?ine za izmjenu topline:

m 2,

gdje je MW toplina koju prenosi rashladno sredstvo za grijanje; C je prosje?na temperaturna razlika.

zaliha:

.

3. Grafi?ko-analiti?ka metoda za odre?ivanje koeficijenta prijenos topline i grija?e povr?ine

Koeficijent prijelaza topline odre?uje se grafi?ko-analiti?kom metodom, za koju prvo nalazimo za razli?ite dijelove prijenosa topline ovisnost izme?u gustine toplotni tok q i temperaturnu razliku t.

a) Prenos toplote sa pare na zid.

Koeficijent prijenosa topline odre?uje se formulom

gdje je H=3,41m visina cijevi u jednom prolazu.

Za prona?enu vrijednost 1 odre?ujemo gustinu toplotnog toka

S obzirom na odre?eni broj vrijednosti, izra?unavamo odgovaraju?e vrijednosti i:

Veza izme?u q 2 i t 2 grafi?ki je prikazana pravom linijom (slika 3).

c) Prenos toplote kroz kamenac

gdje je nac = 3,49 W/(mS) - toplotna provodljivost skale; debljina skale.

S obzirom na odre?eni broj vrijednosti, izra?unavamo vrijednost:

Gradimo krivu na sl. 3.

Sabiranjem ordinata ?etiri zavisnosti gradimo ukupnu krivu temperaturnih razlika. Iz ta?ke m na ordinatnoj osi, koja odgovara, povla?imo pravu liniju paralelnu osi apscise dok se ne sije?e sa ukupnom krivom. Iz ta?ke presjeka n spu?tamo okomicu n na os x i nalazimo vrijednost q=49500 W/m 2 .

Slika 3 – Zavisnost termi?ki stres grijanje povr?ina od temperaturne razlike

U ovom slu?aju, koeficijent prolaza toplote

Grejna povr?ina izmenjiva?a toplote

4. Prora?un i izbor plo?astog izmjenjiva?a topline

Ja biram standardni izmjenjiva? topline (slika 4, tabela 2.13).

Parametri razmjene topline i glavni parametri sklopivih plo?astih izmjenjiva?a topline (prema GOST 15518-83) sa sljede?im karakteristikama:

povr?ina razmjene toplote F=250m 2 ;

povr?ina platine f=0,6m 2 ;

broj plo?a N=420;

ekvivalentni pre?nik kanala d e = 8,3 mm;

smanjena du?ina kanala L=1,01m;

presjek kanala S=0,00245m 2 .

Uobi?ajena oznaka izmjenjiva?a topline TPR-0.6E-250-1-2-10 (slika 4): T - izmjenjiva? topline; P - lamelarni; R - sklopivi; 0,6 m 2 - povr?ina jedne plo?e; E - vrsta plo?a; 250m 2 - povr?ina razmjene toplote; 1 - na konzolnom okviru; 2 - marka materijala; 10 - marka materijala zaptivke.

Brzinu fluida u kanalima nalazimo po formuli

gospo?a,

gdje je kg/s brzina protoka zagrijanog rashladnog sredstva; kg / m 3 - gustina vode na \u003d 105 ° C; N = 420 - broj plo?a aparata; S = 0,00245m 2 popre?ni presjek kanala.

Slika 4 - Zaptivni plo?asti izmjenjiva? topline tip TPR-0.6E-250-1-2-10

;

Nuseltov kriterijum

;

Koeficijent prijenosa topline na vodu izra?unava se po formuli

W / (m 2 K).

Odredite vrijednost zidne temperature t st = (t n +/2 = (198,3 + 170) / 2 = 184,2. Zatim

U ovom slu?aju, Reynoldsov kriterij se izra?unava po formuli

Koeficijent prijenosa topline od suhe zasi?ene pare do zida

W / (m 2 K),

gdje je \u003d 240 koeficijent koji ovisi o vrsti (povr?ini) plo?e, pri f = 0,6 m 2.

Toplotna provodljivost nehr?aju?eg ?elika l = 111 W/(mK).

Tada ?e vrijednost koeficijenta prijenosa topline biti

W / (m 2 K).

Precizirajte vrijednost

Temperatura zida ?e biti

Kako se dobijena vrijednost temperature zida malo razlikuje od prihva?ene, izra?unavamo povr?inu prijenosa topline.

Potrebna povr?ina za prijenos topline

m 2;

Povr?inska margina ?e biti

.

5 . Komparativna analiza izmjenjiva?a topline

Upore?uju?i odabrane ?koljkaste i plo?aste izmjenjiva?e topline, mo?emo zaklju?iti da je plo?asti izmjenjiva? topline po?eljniji, posebno u pogledu dimenzija, budu?i da je du?ina kanala plo?astog izmjenjiva?a topline L=1,01 m, a ?koljkastog izmjenjiva?a topline je L=3,41 m.

Plo?asti izmjenjiva?i topline su isplativi i nadma?uju najbolje izmjenjiva?e topline sa ?koljkama i cijevima.

Dakle, mo?emo zaklju?iti da je u na?em slu?aju po?eljnije ugraditi plo?asti izmjenjiva? topline, pogotovo jer je njegova margina grija?e povr?ine % u odnosu na odsustvo prakti?ki ovakvog izmjenjiva?a topline sa ?koljkom i cijevi - mogu?e je osigurati toplinu optere?enje ve?e od izra?unatih 46,2 MW.

Tabela 1 - Uporedna analiza izmjenjiva?a topline

6. Hidrauli?ki prora?un ?koljkastih izmjenjiva?a topline, cjevovoda za vodu i kondenzat, izbor pumpi i sifona

Gubitak tlaka vode u cijevnom prostoru, uzimaju?i u obzir hrapavost cijevi i otpor ulaznih i izlaznih armatura, odre?uje se formulom

gdje je l koeficijent hidrauli?kog otpora trenja; L - du?ina cijevi, m; w tr - brzina protoka unutar cijevi, m/s; d je unutra?nji pre?nik cijevi, m; sa tr - gustina vode unutar cijevi, kg / m 3; z - broj poteza; o 1 =2,5 - koeficijent rotacije izme?u poteza; \u003d 1,5 - koeficijent hidrauli?kog otpora armature; - protok u armaturama, odre?en formulom, m/s.

gdje je G tr - potro?nja vode, kg/s; d w - pre?nik fitinga, m, odre?en u zavisnosti od pre?nika ku?i?ta.

Koeficijent hidrauli?kog otpora trenja u turbulentnom toku fluida unutar cijevi odre?en je formulom

gdje je Re tr - Reynoldsov broj za cijevni prostor; e=D/d - odnos vrijednosti hrapavosti D=0,2 mm prema unutra?nji pre?nik cijevi d, mm.

Hidrauli?ki otpor

Brzina vode u cijevima

gdje je gustina vode na temperaturi = 105 C.

Unutarnji promjer armature prihva?amo kao d w = 300 mm = 0,3 m.

Protok vode u armaturi

0,99 m/s.

Koeficijent otpora hidrauli?kog trenja u turbulentnom toku fluida unutar cijevi od

,

gdje je e = / d = 0,0002 / 0,02 = 0,01 - omjer vrijednosti hrapavosti = 0,2 mm.

Tako odre?ujemo gubitak tlaka u prostoru cijevi izmjenjiva?a topline:

Pa.

Brzina kondenzata u prstenastom prostoru odre?ena je formulom

0,4 m/s,

gdje je 0,03 m 2 - povr?ina popre?nog presjeka toka izme?u pregrada; 1963,9 kg / m 3 - gustina kondenzata na temperaturi = 198,3 C. Gubici pritiska kondenzata u prstenastom prostoru odre?uju se formulom

gdje je Re mtr Reynoldsov broj za prsten; w mtr - brzina protoka kondenzata u prstenu, m/s; c mtr - gustina kondenzata u prstenastom prostoru, kg / m 3; o=1,5 - koeficijent hidrauli?kog otpora ulaza i izlaza vode u prstenastom prostoru; x=4 - broj particija segmenata; m - broj redova cijevi koje savladava protok kondenzata u prstenastom prostoru, odre?en formulom

gdje je mtr.sh - brzina protoka kondenzata u armaturi, m/s, odre?ena formulom

0,17 m/s,

gdje je G 1 \u003d 23,73 kg / s - brzina protoka kondenzata; kg / m 3 - gustina kondenzata na temperaturi = 198,3 C; d mtr.sh \u003d 0,3 m - promjer armature do ku?i?ta od.

= 8226,2 Pa.

ZAKLJU?AK

U prora?unsko-grafi?kom radu napravljen je verifikacioni prora?un ku?i?ta i plo?astih izmenjiva?a toplote za zagrevanje vode usled toplote kondenzacije vodene pare. Kao rezultat toga, odabrani su standardni izmjenjiva?i topline:

za zagrevanje vode usled toplote kondenzacije vodene pare PSVK-220-1,6-1,6;

Na osnovu rezultata verifikacionog prora?una dobijeni su sljede?i rezultati: termi?ko optere?enje MW; izra?unati koeficijent prolaza toplote W / (m 2 K); standardna povr?ina razmjene topline u prvom dijelu =m 2 .

Procijenjeni koeficijent prolaza topline plo?astog izmjenjiva?a topline W/(m 2 K) i standardna povr?ina izmjenjiva?a topline 250 m 2 .

Izvr?en je hidrauli?ki prora?un uzimaju?i u obzir lokalne otpore, kao i gubitke tlaka u cjevovodima, ?ija je du?ina uzeta nezavisno.

Pumpe za nosa?e topline biraju se uzimaju?i u obzir njihov protok i pritisak koji pumpe moraju stvoriti. Za grijano rashladno sredstvo - pumpa H90/85, za hla?eni kondenzat - pumpa H90/33. Elektromotori AO-103-4 i AO2-91-2 su tako?e odabrani za napajanje pumpi. Za odvod kondenzata odabran je kondenzator tipa KA2X26.16.13 sa pritiskom pare od 1,3 MPa.

SPISAK KORI??ENIH IZVORA

1. Kartavskaya V.M. Oprema za prijenos topline i mase termoelektrana i industrijskih poduze?a [Elektronski izvor]: ud?benik. dodatak. - Irkutsk: Izdava?ka ku?a ISTU, 2014.

2. Aleksandrov A.A., Grigorijev B.A. Tabele termofizi?kih svojstava vode i pare: priru?nik. - M.: Izdava?ka ku?a MPEI, 2006. - 168s.

3. V. V. Avchukhov i B. Ya. Problematika o procesima prijenosa topline i mase: ud?benik. dodatak. M.: Energoatomizdat, 1986. - 144 str.

4. Lebedev P.D. Izmjenjiva?i topline, su?ilice i rashladne jedinice: studije. dodatak - M.: Energy, 1972. - 317 str.

5. Oprema za izmjenu topline za industrijske instalacije i sisteme za opskrbu toplinom. Industrijski katalog [Elektronski izvor]. - M.: FGUP VNIIAM, 2004.

6. Osnovni procesi i ure?aji hemijska tehnologija: priru?nik za dizajn / ur. Yu.I. Dytnersky. - M.: Savez, 2008. - 496s.

7. Oprema za sisteme parnog kondenzata. Industrijski katalog [Elektronski izvor]. - Na?in pristupa: http://www.relasko.ru (29. april 2015.).

Hostirano na Allbest.ru

Sli?ni dokumenti

Op?a shema Postrojenje za pasterizaciju i hla?enje i karakteristike dizajna plo?astih izmjenjiva?a topline. Utjecaj zaga?enja i konstrukcijskih karakteristika plo?astih izmjenjiva?a topline na koeficijent prolaza topline. Ugradnja svjetlosnog filtera.

seminarski rad, dodan 30.06.2014


Prora?un toplinske sheme kotlovnice za grijanje. Izbor kotlova i hidrauli?ki prora?un cjevovoda. Izbor metode obrade vode i izmjenjiva?a topline. Aerodinami?ki prora?un puta gas-vazduh kotlarnice, termi?ko izdu?enje i eksplozivni ventili.

seminarski rad, dodan 25.12.2014


Prora?un re?ima rada i indikatora efikasnosti instalacije toplotne pumpe. Izbor pumpi, krugova za uklju?ivanje ispariva?a, kondenzatora, pre?nika cjevovoda. Termi?ki prora?un i izbor izmjenjiva?a topline. Razvoj dijagram strujnog kola sistemi vodosnabdijevanja.

seminarski rad, dodan 23.03.2014


Komparativna analiza izmjenjiva?a topline. Tehnolo?ki proces grijanje biljno ulje. Termotehni?ki, konstruktivni, hidrauli?ki i prora?un ?vrsto?e izmjenjiva?a topline. Odre?ivanje toplotne izolacije unutra?njih i vanjske povr?ine cijevi.

rad, dodato 08.09.2014


Toplotni, strukturni i hidrauli?ki prora?un ku?i?ta i cijevi izmjenjiva?a topline. Odre?ivanje povr?ine prijenosa topline. Izbor konstruktivnih materijala i na?in postavljanja cijevnih limova. Izbor pumpe sa neophodnog pritiska prilikom pumpanja vode.

seminarski rad, dodan 15.01.2011


Tip izmjenjiva?a topline i kotlovske jedinice. Povr?ina za izmjenu topline za prijenos odre?ene koli?ine topline. Glavne karakteristike rada kontaktnih izmjenjiva?a topline. Odabir veli?ine izmjenjiva?a topline. Toplotni, strukturni i hidrauli?ki prora?un.

seminarski rad, dodan 08.02.2011


Namjena, ure?aj i klasifikacija izmjenjiva?a topline, njihova funkcionalnost, karakteristike dizajna; sheme kretanja nosa?a topline; prose?na temperaturna razlika. Termi?ki i hidromehani?ki prora?un i izbor optimalnog plo?astog izmjenjiva?a topline.

seminarski rad, dodan 04.10.2012


Izbor i prora?un termi?ke sheme. Karakteristike opreme za puteve voda-voda i gas-vazduh. Prora?un i izbor izmjenjiva?a topline, dovod goriva trakastim transporterom. Automatizacija kotla KV-TS-20. Prora?un tehni?ko-ekonomskih pokazatelja kotlarnice.

teza, dodana 30.07.2011


Informacije o sistemu automatska kontrola i regulacija. Osnovni linearni zakoni. Kombinirano i kaskadni sistemi regulacija. Regulacija termi?kih procesa, ?koljkasto-cijevni izmjenjiva?i topline. Automatizacija postrojenja za apsorpciju i isparavanje.

kurs predavanja, dodato 01.12.2010


Koncept, vrste, tehnolo?ke svrhe i dizajn izmjenjiva?a topline. Termofizi?ka svojstva nosa?a toplote. Termi?ki, raspored i hidrauli?ki prora?un izmjenjiva?a topline. Karakteristike grija?a, klasifikacija i principi njegovog rada.

Postoje prora?uni dizajna i verifikacije izmjenjiva?a topline. Svrha projektnog prora?una je odrediti potrebnu povr?inu izmjenjiva?a topline i na?in rada izmjenjiva?a topline kako bi se osigurao specificirani prijenos topline s jednog rashladnog sredstva na drugo. Zadatak verifikacionog prora?una je da se odredi koli?ina prene?ene toplote i kona?ne temperature nosa?a toplote u datom izmenjiva?u toplote sa poznatom povr?inom razmene toplote u datim uslovima rada. Ovi prora?uni su zasnovani na kori?tenju jedna?ine prijenosa topline i toplinskih bilansa.

Po?etni podaci za prora?un dizajna naj?e??e su: G- potro?nja jednog ili oba ( G, D) nosioci toplote, kg/s; Tn, Tk su po?etna i krajnja temperatura, K; R– medijski pritisak; sa,gospodin- toplinski kapacitet, viskoznost i gusto?a nosa?a topline (ove vrijednosti mo?da nisu specificirane, tada ih treba odrediti iz referentne literature). Osim toga, ?esto je nazna?en tip izmjenjiva?a topline koji se projektira. Ako nije navedeno, prvo morate provesti studiju izvodljivosti odabranog tipa.

Zadatak prora?unskog prora?una topline izmjenjiva?a topline je odrediti povr?inu izmjene topline kao rezultat zajedni?kog rje?enja integralne jednad?be prijenosa topline i jedna?ina toplinskog bilansa:

Ako nosa?i toplote promijene svoje agregacijsko stanje u procesu prijenosa topline, izra?unavanje toplinskog optere?enja (specifi?nog toplotnog fluksa) vr?i se kroz entalpije:

gdje Gtg, Gth – masovna potro?nja tople i hladne rashladne te?nosti, kg/s; h?,h??– koeficijenti (efikasnost), uzimaju?i u obzir gubitak (priliv) toplote u izmenjiva?ima toplote.

Vrijednosti fizi?kih konstanti svojstava nosa?a topline mogu se uzeti kao srednje integralne vrijednosti, ako se ne mogu smatrati konstantnim u temperaturnom rasponu koji se razmatra. Uz neku aproksimaciju (?to se ?e??e radi u praksi), izra?unata vrijednost toplotnog kapaciteta mo?e se uzeti kao prava vrijednost k.? na prosje?noj temperaturi rashladne teku?ine ili kao aritmeti?ka sredina stvarnih toplinskih kapaciteta na kona?nim temperaturama.

Vrijednost koeficijenata h najta?nije utvr?eno empirijski ili prora?unom. Iz industrijske prakse je poznato da su za izmjenjiva?e topline gubici topline u okolinu obi?no mali i iznose 2-3% od ukupno prenesene topline. Stoga, u pribli?nim prora?unima, mo?emo uzeti h= 0,97–0,98.

Jedna?ine toplotnog bilansa se koriste za pronala?enje brzina protoka nosa?a toplote ili njihovih kona?nih temperatura. Ako ni jedno ni drugo nije navedeno, tada se, u pravilu, postavljaju po?etnim i kona?nim vrijednostima temperatura nosa?a topline tako da je minimalna temperaturna razlika izme?u nosa?a topline najmanje 5-7 K Povr?ina prijenosa topline se odre?uje iz glavne jedna?ine prijenosa topline, nakon ?to je prethodno postavljena pribli?na vrijednost koeficijenta prijenosa topline.

Prora?un temperaturne razlike sastoji se u odre?ivanju prosje?ne temperaturne razlike D Tsr i prora?un prosje?nih temperatura nosa?a topline Tsr i qav:

Prilikom utvr?ivanja D Tsr prvo se utvr?uje priroda promjene temperature rashladnih teku?ina i odabire se shema njihovog kretanja, poku?avaju?i osigurati ?to je vi?e mogu?e ve?a vrijednost prose?na temperaturna razlika. Sa stanovi?ta uvjeta prijenosa topline, najpovoljnija je protuproto?na shema, koja se ne mo?e uvijek primijeniti u praksi (na primjer, ako kona?na temperatura jednog od nosa?a topline iz tehnolo?kih razloga ne bi trebala prelaziti odre?enu vrijednost, tada ?esto se bira tok naprijed).

Mje?oviti i popre?ni obrasci saobra?aja (naj?e??i u praksi) zauzimaju srednju poziciju izme?u istosmjernog i protustrujnog. Obra?un D Tsr, D Tb, D tm jer ove sheme su povezane s odre?enim pote?ko?ama. U literaturi su poznate formule za izra?unavanje D Tsr sa mje?ovitom i unakrsnom strujom, koje su me?utim slo?ene, glomazne i stoga nezgodne.

Prilikom izvo?enja toplinskih prora?una za cijevne izmjenjiva?e topline, koeficijent prijenosa topline obi?no se odre?uje formulama za ravan zid:

,

gdje sjekira, sjekira su koeficijenti prolaza toplote od toplog rashladnog sredstva do zida i od zida do hladnog rashladnog sredstva, respektivno.

Ovo ne unosi velike gre?ke i istovremeno uvelike pojednostavljuje prora?un. Izuzetak su rebraste povr?ine i debeli zidovi glatke cijevi, koji dn/din>2.0. Kako bi se izbjegle gre?ke, ne preporu?uje se njihovo izra?unavanje po formulama za ravan zid.

Jedna?ina za izra?unavanje koeficijenta prolaza toplote izra?ava princip aditivnosti toplotnih otpora kada se toplota prenosi kroz zid. Koncept toplinskog otpora uveden je radi boljeg prikaza procesa prijenosa topline i radi lak?eg rada sa vrijednostima otpora u slo?enim termi?kim prora?unima. Posebno uvijek treba imati na umu da je, na osnovu principa aditivnosti, koli?ina k uvijek ?e biti manji od najmanje vrijednosti a(ovaj uslov je kriterijum za provjeru ispravnosti napravljenih prora?una, a tako?er ukazuje na na?ine pove?anja intenziteta prijenosa topline; treba te?iti pove?anju manje vrijednosti a). Osim toga, prilikom izra?unavanja parametra k treba se rukovoditi eksperimentalnim vrijednostima.

Prilikom projektovanja novih izmenjiva?a toplote potrebno je uzeti u obzir mogu?nost kontaminacije povr?ine izmenjiva?a toplote i uzeti odgovaraju?u marginu. Obra?un povr?inske kontaminacije vr?i se na dva na?ina: ili uvo?enjem faktora zaga?enja tzv. h3, kojim se mno?i koeficijent prolaza topline izra?unat za ?iste cijevi:

0,65–0,85,

ili uvo?enjem termi?ke otpornosti zaga?enja:

,

gdje R1 i R2– termi?ka otpornost zaga?iva?a izvana i unutra?nje povr?ine prijenosa topline, koji su odabrani prema prakti?nim podacima datim u referentnoj literaturi.

Koeficijenti prolaza topline uklju?eni u jednad?be odre?uju se iz kriterijskih izraza oblika

,

gdje ; l- definisanje veli?ine; w je brzina rashladnog sredstva; sa,m i l- toplotni kapacitet, viskoznost i toplotna provodljivost rashladnog sredstva; b je koeficijent pro?irenja zapremine, D T je lokalna temperaturna razlika.

Specifi?an oblik kriterijumske jedna?ine zavisi od uslova problema koji se razmatra (grejanje, hla?enje, kondenzacija, klju?anje), re?ima strujanja nosa?a toplote, tipa i dizajna izmenjiva?a toplote.

Prilikom odabira standardiziranog izmjenjiva?a topline, oni se postavljaju pribli?nom vrijedno??u koeficijenta prijenosa topline To. Zatim se, prema referentnim knjigama, odabire izmjenjiva? topline, a zatim se izra?unava povr?ina prijenosa topline prema razmatranoj shemi. Ako se prora?un povr?ine razmjene topline sla?e na zadovoljavaju?i na?in, termi?ki prora?un izmjenjiva?a topline je zavr?en i prelazi se na njegovu hidrauli?ki prora?un, ?ija je svrha odre?ivanje hidrauli?kog otpora izmjenjiva?a topline.