ladybe.ru
Ber?kning av v?rmev?xlare (design och verifiering). Ber?kning av regenerativa v?rmev?xlare. V?rme som ?verf?rs av torr m?ttad ?nga under en f?r?ndring i aggregationstillst?ndet
Ber?kningen av v?rmev?xlaren tar f?r n?rvarande inte mer ?n fem minuter. Varje organisation som tillverkar och s?ljer s?dan utrustning f?rser som regel alla med sitt eget urvalsprogram. Det kan laddas ner gratis fr?n f?retagets hemsida, eller s? kommer deras tekniker till ditt kontor och installerar det gratis. Men hur korrekt ?r resultatet av s?dana ber?kningar, g?r det att lita p? och ?r tillverkaren inte listig n?r han k?mpar i ett anbud med sina konkurrenter? Att kontrollera en elektronisk kalkylator kr?ver kunskap eller ?tminstone f?rst?else f?r metodiken f?r ber?kning av moderna v?rmev?xlare. L?t oss f?rs?ka ta reda p? detaljerna.
Vad ?r en v?rmev?xlare
Innan du utf?r ber?kningen av v?rmev?xlaren, l?t oss komma ih?g vilken typ av enhet detta ?r? En v?rme- och mass?verf?ringsapparat (aka en v?rmev?xlare eller en TOA) ?r en anordning f?r att ?verf?ra v?rme fr?n en kylv?tska till en annan. I processen att ?ndra temperaturen p? v?rmeb?rare f?r?ndras ocks? deras densiteter och f?ljaktligen massaindikatorerna f?r ?mnen. Det ?r d?rf?r s?dana processer kallas v?rme- och mass?verf?ring.
Typer av v?rme?verf?ring
L?t oss nu prata om - det finns bara tre av dem. Str?lning - v?rme?verf?ring p? grund av str?lning. Som ett exempel, ?verv?g att acceptera sola p? stranden en varm sommardag. Och s?dana v?rmev?xlare kan till och med hittas p? marknaden (r?rluftv?rmare). Men oftast f?r uppv?rmning av bost?der, rum i en l?genhet, k?per vi olja eller elradiatorer. Detta ?r ett exempel p? en annan typ av v?rme?verf?ring - den kan vara naturlig, forcerad (huv, och det finns en v?rmev?xlare i l?dan) eller mekaniskt driven (med en fl?kt, till exempel). Den senare typen ?r mycket effektivare.
Dock mest effektiv metod v?rme?verf?ring ?r v?rmeledningsf?rm?ga, eller, som det ocks? kallas, ledning (fr?n engelska ledning - "konduktivitet"). Alla ingenj?rer som ska g?ra en termisk ber?kning av en v?rmev?xlare t?nker f?rst och fr?mst p? hur man v?ljer effektiv utrustning i minimala dimensioner. Och det ?r m?jligt att uppn? detta just p? grund av v?rmeledningsf?rm?ga. Ett exempel p? detta ?r den mest effektiva TOA idag - plattv?rmev?xlare. En plattv?rmev?xlare ?r enligt definitionen en v?rmev?xlare som ?verf?r v?rme fr?n en kylv?tska till en annan genom en v?gg som skiljer dem ?t. Den maximala m?jliga kontaktytan mellan de tv? medierna, tillsammans med korrekt valda material, pl?tprofil och tjocklek, g?r det m?jligt att minimera storleken p? den valda utrustningen samtidigt som de ursprungliga tekniska egenskaperna som kr?vs i den tekniska processen bibeh?lls.
Typer av v?rmev?xlare
Innan v?rmev?xlaren ber?knas best?ms den med dess typ. Alla TOA kan delas in i tv? stora grupper: rekuperativa och regenerativa v?rmev?xlare. Huvudskillnaden mellan dem ?r f?ljande: i regenerativa TOA sker v?rmev?xling genom en v?gg som separerar tv? kylmedel, medan i regenerativa har tv? medier direkt kontakt med varandra, ofta blandas och kr?ver efterf?ljande separation i speciella separatorer. ?r uppdelade i blandning och i v?rmev?xlare med munstycke (station?rt, fallande eller mellanliggande). Grovt sett en hink med varmt vatten, utsatt f?r frost, eller ett glas varmt te, st?ll in att svalna i kylsk?pet (g?r aldrig detta!) - det h?r ?r ett exempel p? en s?dan blandnings-TOA. Och genom att h?lla te i ett fat och kyla det p? detta s?tt f?r vi ett exempel p? en regenerativ v?rmev?xlare med ett munstycke (fatet i detta exempel spelar rollen som ett munstycke), som f?rst kommer i kontakt med den omgivande luften och tar dess temperatur, och tar sedan bort en del av v?rmen fr?n det varma teet som h?lls i det, och f?rs?ker bringa b?da medierna i termisk j?mvikt. Men som vi redan har uppt?ckt tidigare ?r det mer effektivt att anv?nda v?rmeledningsf?rm?ga f?r att ?verf?ra v?rme fr?n ett medium till ett annat, d?rf?r ?r de mest anv?ndbara (och allm?nt anv?nda) TOA:erna n?r det g?ller v?rme?verf?ring idag, naturligtvis, regenerativa ettor.
Termisk och strukturell design
Varje ber?kning av en rekuperativ v?rmev?xlare kan utf?ras p? basis av resultaten av termiska, hydrauliska och h?llfasthetsber?kningar. De ?r grundl?ggande, obligatoriska vid utformningen av ny utrustning och utg?r grunden f?r metoden f?r att ber?kna efterf?ljande modeller av en rad liknande enheter. Huvuduppgiften termisk ber?kning TOA ?r best?mningen av det erforderliga omr?det p? v?rmev?xlingsytan f?r stabil drift av v?rmev?xlaren och uppr?tth?llande av de erforderliga parametrarna f?r mediet vid utloppet. Ganska ofta, i s?dana ber?kningar, ges ingenj?rer godtyckliga v?rden p? vikten och storleksegenskaperna f?r den framtida utrustningen (material, r?rdiameter, plattdimensioner, buntgeometri, typ och material av fenor, etc.), d?rf?r efter termisk ber?kning utf?r de vanligtvis en konstruktiv ber?kning av v?rmev?xlaren. N?r allt kommer omkring, om ingenj?ren i det f?rsta steget ber?knade den erforderliga ytan f?r en given r?rdiameter, till exempel 60 mm, och l?ngden p? v?rmev?xlaren visade sig vara cirka sextio meter, skulle det vara mer logiskt att anta en ?verg?ng till en multi-pass v?rmev?xlare, eller till en skal-och-r?r typ, eller f?r att ?ka diametern p? r?ren.
Hydraulisk ber?kning
Hydrauliska eller hydromekaniska, s?v?l som aerodynamiska ber?kningar utf?rs f?r att best?mma och optimera de hydrauliska (aerodynamiska) tryckf?rlusterna i v?rmev?xlaren, samt ber?kna energikostnaderna f?r att ?vervinna dem. Ber?kningen av n?gon bana, kanal eller r?r f?r passage av kylv?tskan utg?r en prim?r uppgift f?r en person - att intensifiera v?rme?verf?ringsprocessen i detta omr?de. Det vill s?ga att ett medium m?ste ?verf?ra och det andra f?r s? mycket v?rme som m?jligt under den minsta fl?desperioden. F?r detta anv?nds ofta en extra v?rmev?xlingsyta, i form av en utvecklad ytribbning (f?r att separera det lamin?ra gr?nsskiktet och f?rb?ttra fl?desturbulensen). Det optimala balansf?rh?llandet mellan hydrauliska f?rluster, v?rmev?xlingsyta, vikt- och storleksegenskaper och avl?gsnad termisk kraft ?r resultatet av en kombination av termisk, hydraulisk och strukturell ber?kning av TOA.
Forskningsber?kningar
TOA-forskningsber?kningar utf?rs p? basis av erh?llna resultat av termiska och verifieringsber?kningar. De ?r som regel n?dv?ndiga f?r att g?ra de sista ?ndringarna i utformningen av den designade apparaten. De utf?rs ocks? f?r att korrigera eventuella ekvationer som ?r inb?ddade i den implementerade ber?kningsmodellen av TOA, erh?llen empiriskt (enligt experimentella data). Att utf?ra forskningskalkyler inneb?r tiotals och ibland hundratals ber?kningar enligt en speciell plan som utvecklats och implementerats i produktionen enligt den matematiska teorin om experimentplanering. Resultaten avsl?jar p?verkan olika f?rh?llanden och fysiska kvantiteter p? TOA-prestandaindikatorer.
Andra ber?kningar
N?r du ber?knar v?rmev?xlaromr?det, gl?m inte materialresistansen. TOA-h?llfasthetsber?kningar inkluderar kontroll av den designade enheten f?r sp?nning, f?r vridning, f?r applicering av de maximalt till?tna arbetsmomenten p? delarna och aggregaten av den framtida v?rmev?xlaren. Med minimim?tt m?ste produkten vara stark, stabil och garanterad s?kert arbete under olika, ?ven de mest intensiva driftsf?rh?llandena.
Dynamisk ber?kning utf?rs f?r att best?mma de olika egenskaperna hos v?rmev?xlaren i variabla driftl?gen.
Design typer av v?rmev?xlare
?terh?mtande TOA kan delas upp genom design i tillr?ckligt Ett stort antal grupper. De mest k?nda och mest anv?nda ?r plattv?rmev?xlare, luft (r?rfl?nsar), skal-och-r?r, r?r-i-r?r v?rmev?xlare, skal-och-platta och andra. Det finns ocks? mer exotiska och h?gspecialiserade typer, som spiral (spiralv?rmev?xlare) eller skrapad typ, som fungerar med tr?gflytande eller liksom m?nga andra typer.
V?rmev?xlare "r?r i r?r"
T?nk p? den enklaste ber?kningen av v?rmev?xlaren "r?r i r?r". Strukturellt ?r denna typ av TOA maximalt f?renklad. Som regel sl?pps het kylv?tska in i apparatens innerr?r f?r att minimera f?rlusterna och in i h?ljet eller in i yttre r?r, starta kylv?tskan. Ingenj?rens uppgift i detta fall reduceras till att best?mma l?ngden p? en s?dan v?rmev?xlare baserat p? den ber?knade arean av v?rmev?xlarytan och de givna diametrarna.
Det ?r v?rt att till?gga h?r att inom termodynamik introduceras konceptet med en ideal v?rmev?xlare, det vill s?ga en apparat med o?ndlig l?ngd, d?r v?rmeb?rarna arbetar i motstr?m och temperaturskillnaden ?r helt utarbetad mellan dem. R?r-i-r?r-designen ?r n?rmast att uppfylla dessa krav. Och om du k?r kylv?tskorna i motstr?m, s? blir det det s? kallade "riktiga motfl?det" (och inte kors, som i platt TOA). Temperaturhuvudet ?r mest effektivt utarbetat med en s?dan r?relseorganisation. Men n?r man ber?knar v?rmev?xlaren "r?r i r?r" b?r man vara realistisk och inte gl?mma logistikkomponenten, s?v?l som enkel installation. L?ngden p? eurotrucken ?r 13,5 meter, och inte alla tekniska lokaler ?r anpassade f?r sladd och installation av utrustning av denna l?ngd.
Skal och r?rv?rmev?xlare
D?rf?r fl?dar mycket ofta ber?kningen av en s?dan apparat smidigt in i ber?kningen av en skal-och-r?rv?rmev?xlare. Detta ?r en apparat d?r en bunt av r?r ?r placerad i ett enda hus (h?lje), tv?ttat av olika kylmedel, beroende p? syftet med utrustningen. I till exempel kondensorer k?rs k?ldmediet in i h?ljet och vattnet k?rs in i r?ren. Med denna metod f?r mediar?relse ?r det bekv?mare och mer effektivt att styra apparatens funktion. I f?r?ngare, tv?rtom, kokar k?ldmediet i r?ren, medan de tv?ttas av den kylda v?tskan (vatten, saltl?sningar, glykoler, etc.). D?rf?r reduceras ber?kningen av en skal-och-r?rv?rmev?xlare till att minimera utrustningens dimensioner. Samtidigt leker du med diametern p? h?ljet, diametern och antalet inv?ndiga r?r och apparatens l?ngd, n?r ingenj?ren det ber?knade v?rdet av v?rmev?xlingsytan.
Luftv?rmev?xlare
En av de mest popul?ra idag v?rmev?xlare?r r?rformade lamellv?rmev?xlare. De kallas ocks? f?r ormar. D?r de inte bara ?r installerade, med start fr?n fl?ktkonvektorenheter (fr?n engelska fl?kt + spole, dvs. "fan" + "coil") i inomhusenheter delade system och slutar med gigantiska recuperatorer influensa gaser(avl?gsna v?rme fr?n het r?kgas och ?verf?ra den till v?rmebehov) i pannanl?ggningar vid kraftv?rme. Det ?r d?rf?r som ber?kningen av en batteriv?rmev?xlare beror p? applikationen d?r denna v?rmev?xlare kommer att fungera. Industriella luftkylare (VOP) installerade i kamrarna f?r chockfrysning av k?tt, i frysar l?ga temperaturer och andra matkylanl?ggningar kr?ver vissa design egenskaper i din prestation. Avst?ndet mellan lamellerna (fenorna) b?r vara s? stort som m?jligt f?r att ?ka tiden f?r kontinuerlig drift mellan avfrostningscyklerna. F?r?ngare f?r datacenter (databehandlingscenter) ?r tv?rtom gjorda s? kompakta som m?jligt och kl?mmer de interlamell?ra avst?nden till ett minimum. S?dana v?rmev?xlare arbetar i "rena zoner" omgivna av fina filter (upp till HEPA-klass), s? denna ber?kning utf?rs med betoning p? att minimera dimensioner.
Plattv?rmev?xlare
F?r n?rvarande efterfr?gas plattv?rmev?xlare stabilt. P? mitt s?tt design de ?r helt hopf?llbara och halvsvetsade, kopparl?dda och nickell?dda, svetsade och l?dda genom diffusion (utan l?dning). Den termiska ber?kningen av en plattv?rmev?xlare ?r ganska flexibel och inneb?r inte n?gra speciella sv?righeter f?r en ingenj?r. I urvalsprocessen kan du leka med typen av plattor, djupet p? stanskanalerna, typen av fenor, tjockleken p? st?let, olika material, och viktigast av allt - m?nga standardstorleksmodeller av enheter av olika storlekar. S?dana v?rmev?xlare ?r l?ga och breda (f?r ?nguppv?rmning av vatten) eller h?ga och smala (separerande v?rmev?xlare f?r luftkonditioneringssystem). De anv?nds ocks? ofta f?r fasv?xlingsmedier, d.v.s. som kondensorer, f?r?ngare, desuperheaters, f?rkondensatorer etc. Den termiska ber?kningen av en tv?fasv?rmev?xlare ?r n?got mer komplicerad ?n en v?tske-v?tskev?rmev?xlare, men f?r erfaren ingenj?r, denna uppgift ?r l?sbar och inneb?r inte n?gra speciella sv?righeter. F?r att underl?tta s?dana ber?kningar anv?nder moderna designers tekniska datordatabaser, d?r du kan hitta mycket n?dv?ndig information, inklusive tillst?ndsdiagram f?r alla k?ldmedier i alla installationer, till exempel CoolPack-programmet.
Exempel p? v?rmev?xlarber?kning
Huvudsyftet med ber?kningen ?r att ber?kna den erforderliga arean av v?rmev?xlingsytan. Termisk (kyl-) effekt anges vanligtvis i referensvillkoren, men i v?rt exempel kommer vi att ber?kna den s? att s?ga f?r att kontrollera sj?lva referensvillkoren. Ibland h?nder det ocks? att ett fel kan krypa in i k?lldata. En av uppgifterna f?r en kompetent ingenj?r ?r att hitta och korrigera detta fel. Som ett exempel, l?t oss ber?kna en plattv?rmev?xlare av typen "v?tska-v?tska". L?t detta vara en tryckbrytare i en h?g byggnad. F?r att lossa utrustning med tryck anv?nds denna metod mycket ofta vid konstruktion av skyskrapor. P? ena sidan av v?rmev?xlaren har vi vatten med en inloppstemperatur Tin1 = 14 ?С och en utloppstemperatur Тout1 = 9 ?С, och med en fl?deshastighet G1 = 14 500 kg / h, och p? den andra - ?ven vatten, men bara med f?ljande parametrar: Тin2 = 8 ?С, Тout2 = 12 ?С, G2 = 18 125 kg/h.
Den erforderliga effekten (Q0) ber?knas med hj?lp av v?rmebalansformeln (se figuren ovan, formel 7.1), d?r Ср ?r den specifika v?rmekapaciteten (tabellv?rde). F?r att f?renkla ber?kningarna tar vi det reducerade v?rdet av v?rmekapaciteten Срв = 4,187 [kJ/kg*?С]. Vi tror:
Q1 \u003d 14 500 * (14 - 9) * 4,187 \u003d 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W \u003d 84,3 kW - p? f?rsta sidan och
Q2 \u003d 18 125 * (12 - 8) * 4,187 \u003d 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W \u003d 84,3 kW - p? andra sidan.
Observera att enligt formel (7.1) Q0 = Q1 = Q2, oavsett vilken sida ber?kningen gjordes p?.
Vidare, enligt den grundl?ggande v?rme?verf?ringsekvationen (7.2), finner vi den erforderliga ytarean (7.2.1), d?r k ?r v?rme?verf?ringskoefficienten (tagen lika med 6350 [W/m 2 ]), och DТav.log. - genomsnittlig logaritmisk temperaturskillnad, ber?knad enligt formeln (7.3):
DT sr.log. = (2 - 1) / ln (2 / 1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;
F sedan \u003d 84321 / 6350 * 1,4428 \u003d 9,2 m 2.
I det fall d?r v?rme?verf?ringskoefficienten ?r ok?nd ?r ber?kningen av plattv?rmev?xlaren n?got mer komplicerad. Enligt formel (7.4) betraktar vi Reynolds-kriteriet, d?r r ?r densiteten, [kg / m 3], i ?r den dynamiska viskositeten, [N * s / m 2], v ?r mediets hastighet i kanal, [m/s], d cm - v?t kanaldiameter [m].
Med hj?lp av tabellen letar vi efter v?rdet p? Prandtl-kriteriet som vi beh?ver och med formeln (7.5) f?r vi Nusselt-kriteriet, d?r n = 0,4 - under f?rh?llanden f?r uppv?rmning av v?tskan och n = 0,3 - under f?rh?llanden med kyler v?tskan.
Vidare, enligt formel (7.6), ber?knas v?rme?verf?ringskoefficienten fr?n varje kylv?tska till v?ggen, och enligt formel (7.7) ber?knar vi v?rme?verf?ringskoefficienten, som vi ers?tter med formeln (7.2.1) f?r att ber?kna omr?de av v?rmev?xlingsytan.
I dessa formler ?r l v?rmeledningskoefficienten, gj ?r kanalens v?ggtjocklek, a1 och a2 ?r v?rme?verf?ringskoefficienterna fr?n var och en av v?rmeb?rarna till v?ggen.
Ministeriet f?r utbildning och vetenskap i Ryska federationen
Irkutsk National Research Technical University
Institutionen f?r termisk kraftteknik
Bos?ttning och grafiskt arbete
i disciplinen "V?rme- och mass?verf?ringsutrustning f?r v?rmekraftverk och industrif?retag"
p? ?mnet: "Termisk verifieringsber?kning av skal-och-r?r- och plattv?rmev?xlare"
Alternativ 15
Genomf?rd: student gr. PTEb-12-1
Rasputin V.V.
Kontrollerad av: Docent vid Institutionen f?r teknik Kartavskaya V. M.
Irkutsk 2015
INTRODUKTION
Ber?kning av v?rmev?xlarens v?rmebelastning
Ber?kning och val av skal-och-r?r v?rmev?xlare
Grafanalytisk metod f?r att best?mma v?rme?verf?ringskoefficient och v?rmeyta
Ber?kning och val av plattv?rmev?xlare
J?mf?rande analys v?rmev?xlare
Hydraulisk ber?kning av skal-och-r?rv?rmev?xlare, vatten- och kondensatledningar, val av pumpar och ?ngf?lla
SLUTSATS
LISTA ?VER ANV?NDA K?LLOR
INTRODUKTION
Uppsatsen presenterar ber?kningen och valet av tv? typer av skal-och-r?r- och plattv?rmev?xlare.
Skal- och r?rv?rmev?xlare ?r anordningar gjorda av r?rbuntar sammansatta med hj?lp av r?rpl?tar, och begr?nsade av skal och lock med beslag. R?r- och ringutrymmena i apparaten ?r separerade, och vart och ett av dessa utrymmen kan delas upp i flera passager med hj?lp av skiljev?ggar. Skiljev?ggar installeras f?r att ?ka hastigheten och, f?ljaktligen, intensiteten av v?rme?verf?ringen.
V?rmev?xlare av denna typ ?r avsedda f?r v?rmev?xling mellan v?tskor och gaser. I de flesta fall inf?rs ?nga (v?rmande kylv?tska) i det ringformade utrymmet och den uppv?rmda v?tskan str?mmar genom r?ren. Kondensat fr?n ringen kommer ut till ?ngf?llan genom en koppling placerad i den nedre delen av h?ljet.
En annan typ ?r plattv?rmev?xlare. I dem ?r v?rmev?xlingsytan bildad av en upps?ttning tunna stansade korrugerade plattor. Dessa enheter kan vara hopf?llbara, halvhopf?llbara och icke hopf?llbara (svetsade).
i tallrikar hopf?llbara v?rmev?xlare det finns h?rnh?l f?r passage av v?rmeb?rare och sp?r i vilka t?tnings- och komponentpackningar av speciellt v?rmebest?ndigt gummi ?r fixerade.
Plattorna komprimeras mellan de fasta och r?rliga plattorna p? ett s?dant s?tt att, tack vare packningarna mellan dem, kanaler bildas f?r omv?xlande passage av varma och kalla kylmedel. Pl?tar levereras med kopplingar f?r anslutning av r?rledningar.
Inte r?rlig platta?r f?st i golvet, plattorna och den r?rliga plattan ?r fixerade i en speciell ram. En grupp plattor som bildar ett system av parallella kanaler i vilka en given kylv?tska r?r sig i endast en riktning utg?r ett paket. F?rpackningen ?r i huvudsak densamma som en enkel passage genom r?ren i flerpassage skal och r?rv?rmev?xlare.
Syftet med arbetet ?r att g?ra en termisk och verifieringsber?kning av skal-och-r?r och plattv?rmev?xlare.
skal-och-r?r v?rmev?xlare fr?n standardsortimentet;
plattv?rmev?xlare ur standardsortimentet.
Tr?ning -utf?ra termisk verifikationsber?kning av skal-och-r?r och plattv?rmev?xlare. Initial data: Kylv?tska: uppv?rmning - torr m?ttad ?nga; uppv?rmd - vatten. V?rmemediumparametrar: tryck P 1= 1,5 MPa; temperatur t 1 till = t n .
Parametrar f?r uppv?rmd kylv?tska: fl?de G 2= 80 kg/s; inloppstemperatur t 2n = 40° FR?N; utloppstemperatur t 2k = 170° FR?N. R?rarrangemang -vertikal. 1. Ber?kning av v?rmev?xlarens v?rmebelastning V?rmebelastning fr?n v?rmebalansekvationen ,
skal och r?rv?rmev?xlare plattv?rme var - v?rme som ?verf?rs av v?rmekylv?tskan (torr m?ttad ?nga), kW; - v?rme som uppfattas av det uppv?rmda kylmediet (vatten), kW; h -V?rmev?xlarens effektivitet, med h?nsyn tagen till v?rmef?rlusten i milj?.
V?rmebalansekvation n?r tillst?ndet f?r aggregation av en av v?rmeb?rarna ?ndras ,
var , -respektive fl?deshastighet, f?r?ngningsv?rme och m?ttnadstemperatur f?r torr m?ttad ?nga, kg/s, kJ/kg, ° FR?N; - kondensat underkylningstemperatur, ° FR?N; -v?rmekapaciteten hos v?rmev?tskekondensatet, kJ/(kg K); - respektive f?rbrukningen och specifik v?rme uppv?rmt vatten, kg/s och kJ/(kg K) vid en medeltemperatur ; - start- och sluttemperaturen f?r det uppv?rmda vattnet, ° FR?N. Enligt trycket p? v?rmekylv?tskan Р 1 = 1,5 MPa best?mt av m?ttnadstemperaturen t n = 198,3° С och f?r?ngningsv?rme r = 1946,3 kJ/kg. Best?mning av kondensatets temperatur ° FR?N. Termofysiska parametrar f?r kondensat vid =198,3° Utifr?n: densitet r 1 = 1963,9 kg/m 3;
v?rmekapacitet = 4,49 kJ/(kg K); v?rmeledningsf?rm?ga l 1 = 0,66 W/(mK); m 1=136x 10-6Pa x Med; kinematisk viskositet n 1 = 1,56x 10-7m 2/Med; Prandtl nummer Pr 1=0,92.
Best?mma vattentemperatur ° FR?N. Termofysiska parametrar f?r vatten vid = ° Utifr?n: densitet r 2 = 1134,68 kg/m 3;
v?rmeledningsf?rm?ga l 2 = 0,68 W/(mK); dynamisk viskositetskoefficient m 2 = 268x 10-6Pa x Med; kinematisk viskositet n 2 = 2,8x 10-7m 2/Med; Prandtl nummer Pr 2 = 1,7.
V?rmen som uppfattas av det uppv?rmda vattnet utan att ?ndra tillst?ndet f?r aggregation
V?rme som ?verf?rs av torr m?ttad ?nga under en f?r?ndring i aggregationstillst?ndet MW. V?rme medelf?rbrukning kg/s. Valet av schemat f?r r?relse av v?rmeb?rare och best?mning av medeltemperaturskillnaden Figur 1 visar en graf ?ver f?r?ndringar i v?rmeb?rarnas temperaturer ?ver v?rmev?xlarens yta med motstr?m. Figur 1 - Diagram ?ver f?r?ndringar i v?rmeb?rarnas temperaturer ?ver v?rmev?xlingsytan med motstr?m I v?rmev?xlaren intr?ffar en f?r?ndring i tillst?ndet f?r aggregation av v?rmekylv?tskan, d?rf?r hittas den genomsnittliga logaritmiska temperaturskillnaden med formeln .
° FR?N, var ° C- stor temperaturskillnad mellan de tv? v?rmeb?rarna vid v?rmev?xlarens ?ndar; ° C ?r den mindre temperaturskillnaden mellan de tv? v?rmeb?rarna i ?ndarna av v?rmev?xlaren. Vi accepterar det ungef?rliga v?rdet p? v?rme?verf?ringskoefficienten Eller =2250 W/(m 2·TILL). Sedan, fr?n den grundl?ggande v?rme?verf?ringsekvationen, den ungef?rliga v?rme?verf?ringsytan M 2.
2. Ber?kning och val av skal-och-r?r v?rmev?xlare Mellan r?ren i en skal-och-r?rv?rmev?xlare r?r sig ett v?rmekylmedel - kondenserande torr m?ttad ?nga, i r?ren - ett uppv?rmt kylmedel -vatten, ?r v?rme?verf?ringskoefficienten f?r kondenserande ?nga h?gre ?n f?r vatten. Vi v?ljer en vertikal n?tverksv?rmare av typen PSVK-220-1.6-1.6 (Fig. 2). Huvudm?tt och specifikationer v?rmev?xlare: Boettdiameter D = 1345 mm. v?gg tjocklek d = 2 mm. R?rens ytterdiameter d = 24 mm. Antal kylv?tskepassager z = 4. Det totala antalet r?r n = 1560. R?rl?ngd L = 3410 mm. V?rmev?xlingsyta F = 220 m 2.
Vertikal f?rv?rmare vald n?tverksvatten PSVK-220-1.6-1.6 (Fig. 4) med v?rmev?xlaryta F = 220 m 2.
Symbol v?rmev?xlare PSVK-220-1.6-1.6: P -v?rmare; FR?N -n?tverk vatten; P? -vertikal; Till -f?r pannrum; 220 m 2- v?rmev?xlingsyta; 1,6 MPa - max arbetstryck uppv?rmning av torr m?ttad ?nga, MPa; 1,6 MPa - maximalt arbetstryck f?r n?tverksvatten. Figur 2 - Schema f?r en vertikal v?rmare av n?tverksvatten av typen PSVK-220: 1 - distributionsvattenkammare; 2 - kropp; 3 - r?rsystem; 4 - liten vattenkammare; 5 - avtagbar del av kroppen; A, B - tillf?rsel och utsl?pp av n?tverksvatten; B - ?nginlopp; G - kondensatavlopp; D - avl?gsnande av luftblandningen; E - dr?nering av vatten fr?n r?rsystemet; K - till differentialtrycksm?tare; L - till niv?indikatorn Kroppen har en bottenfl?nskoppling som till?ter ?tkomst till den nedre r?rpl?ten utan att gr?va ut slangsystemet. Ett enkelpassschema f?r ?ngr?relse utan stillast?ende zoner och virvlar till?mpas. Utformningen av ?ngdeflektorsk?lden och dess fasts?ttning har f?rb?ttrats. Ett kontinuerligt avl?gsnande av ?ng-luftblandningen har inf?rts. En ram av r?rsystemet har inf?rts, p? grund av vilken dess styvhet har ?kat. Parametrarna anges f?r v?rmev?xlarr?r av m?ssing vid nominellt v?rmevattenfl?de och vid angivet tryck av torr m?ttad ?nga. R?rmaterial - m?ssing, rostfritt st?l, koppar-nickelst?l. Eftersom filmkondensering av ?nga sker i v?rmev?xlaren p? den yttre ytan av vertikalt placerade r?r, anv?nder vi f?ljande formel f?r v?rme?verf?ringskoefficienten fr?n den kondenserande torra m?ttade ?ngan till v?ggen av: W/(m 2TILL), var = 0,66 W/(m x K) ?r den m?ttade v?tskans v?rmeledningsf?rm?ga; = kg/m 3?r densiteten f?r den m?ttade v?tskan vid ° FR?N; Pa x c ?r koefficienten f?r dynamisk viskositet f?r den m?ttade v?tskan. L?t oss best?mma v?rme?verf?ringskoefficienten f?r r?rutrymmet (det uppv?rmda kylmediet ?r vatten). F?r att best?mma v?rme?verf?ringskoefficienten ?r det n?dv?ndigt att best?mma l?get f?r vattenfl?det genom r?ren. F?r att g?ra detta ber?knar vi Reynolds-kriterierna: ,
var d ext = d-2 d = 24-2x 2 \u003d 20 mm \u003d 0,02 m - r?rens inre diameter; n = 1560 - Totala numret r?r; z = 4 - antal drag; Pa x Med -dynamisk koefficient f?r vattnets viskositet. = ? 104- fl?desregimen ?r turbulent, sedan Nusselt-kriteriet fr?n ,
V?rme?verf?ringskoefficient fr?n v?ggen till den uppv?rmda kylv?tskan W/(m 2x TILL), var W/(m 2x K) - koefficient f?r v?rmeledningsf?rm?ga f?r vatten vid ° FR?N. L?t oss best?mma vattnets hastighet:
Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen ?r enkelt. Anv?nd formul?ret nedan
Studenter, doktorander, unga forskare som anv?nder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.
Hosted p? http://www.allbest.ru/
Ministeriet f?r utbildning och vetenskap i Ryska federationen
Irkutsk National Research Technical University
Institutionen f?r termisk kraftteknik
Bos?ttning och grafiskt arbete
i disciplinen "V?rme- och mass?verf?ringsutrustning f?r v?rmekraftverk och industrif?retag"
p? ?mnet: "Termisk verifieringsber?kning av skal-och-r?r- och plattv?rmev?xlare"
Alternativ 15
Genomf?rd: student gr. PTEb-12-1
Rasputin V.V.
Kontrollerad av: Docent vid Institutionen f?r teknik Kartavskaya V. M.
Irkutsk 2015
INTRODUKTION
1. Ber?kning av v?rmev?xlarens v?rmebelastning
2. Ber?kning och val av skal-och-r?r v?rmev?xlare
3. Grafanalytisk metod f?r att best?mma v?rme?verf?ringskoefficient och v?rmeyta
4. Ber?kning och val av plattv?rmev?xlare
5. J?mf?rande analys av v?rmev?xlare
6. Hydraulisk ber?kning av skal-och-r?rv?rmev?xlare, vatten- och kondensatledningar, val av pumpar och ?ngf?lla
SLUTSATS
INTRODUKTION
Uppsatsen presenterar ber?kningen och valet av tv? typer av skal-och-r?r- och plattv?rmev?xlare.
Skal- och r?rv?rmev?xlare ?r anordningar gjorda av r?rbuntar sammansatta med hj?lp av r?rpl?tar, och begr?nsade av skal och lock med beslag. R?r- och ringutrymmena i apparaten ?r separerade, och vart och ett av dessa utrymmen kan delas upp i flera passager med hj?lp av skiljev?ggar. Skiljev?ggar installeras f?r att ?ka hastigheten och, f?ljaktligen, intensiteten av v?rme?verf?ringen.
V?rmev?xlare av denna typ ?r avsedda f?r v?rmev?xling mellan v?tskor och gaser. I de flesta fall inf?rs ?nga (v?rmande kylv?tska) i det ringformade utrymmet och den uppv?rmda v?tskan str?mmar genom r?ren. Kondensat fr?n ringen kommer ut till ?ngf?llan genom en koppling placerad i den nedre delen av h?ljet.
En annan typ ?r plattv?rmev?xlare. I dem ?r v?rmev?xlingsytan bildad av en upps?ttning tunna stansade korrugerade plattor. Dessa enheter kan vara hopf?llbara, halvhopf?llbara och icke hopf?llbara (svetsade).
Plattorna p? hopf?llbara v?rmev?xlare har h?rnh?l f?r passage av v?rmeb?rare och sp?r i vilka t?tnings- och komponentpackningar gjorda av speciellt v?rmebest?ndigt gummi ?r fixerade.
Plattorna komprimeras mellan de fasta och r?rliga plattorna p? ett s?dant s?tt att, tack vare packningarna mellan dem, kanaler bildas f?r omv?xlande passage av varma och kalla kylmedel. Pl?tar levereras med kopplingar f?r anslutning av r?rledningar.
Den fasta plattan f?sts i golvet, plattorna och den r?rliga plattan ?r fixerade i en speciell ram. En grupp plattor som bildar ett system av parallella kanaler i vilka en given kylv?tska r?r sig i endast en riktning utg?r ett paket. F?rpackningen ?r i huvudsak densamma som en enkel passage genom r?ren i flerpassage skal och r?rv?rmev?xlare.
Syftet med arbetet ?r att g?ra en termisk och verifieringsber?kning av skal-och-r?r och plattv?rmev?xlare.
F?r detta beh?ver du:
ber?kna v?rmebelastningen f?r v?rmev?xlaren;
ber?kna och v?lj:
skal-och-r?r v?rmev?xlare fr?n standardsortimentet;
plattv?rmev?xlare ur standardsortimentet.
Uppgiften ?r att utf?ra en termisk verifieringsber?kning av skal-och-r?r och plattv?rmev?xlare.
Initial data:
Kylv?tska:
uppv?rmning - torr m?ttad ?nga;
uppv?rmd - vatten.
V?rmemediumparametrar:
tryck R 1 = 1,5 MPa;
temperatur t 1k \u003d t n.
Parametrar f?r uppv?rmd kylv?tska:
f?rbrukning G2 = 80 kg/s;
inloppstemperatur t2n = 40C;
utloppstemperatur t 2k = 170C.
R?rarrangemanget ?r vertikalt.
1. Ber?kning av v?rmev?xlarens v?rmebelastning
V?rmebelastning fr?n v?rmebalansekvationen
,
skal och r?r v?rmev?xlare plattv?rme
var ?r v?rmen som ?verf?rs av v?rmekylv?tskan (torr m?ttad ?nga), kW; - v?rme som uppfattas av det uppv?rmda kylmediet (vatten), kW; V?rmev?xlarens effektivitet, med h?nsyn tagen till v?rmef?rlusten till milj?n.
V?rmebalansekvation n?r tillst?ndet f?r aggregation av en av v?rmeb?rarna ?ndras
,
d?r fl?deshastighet, f?r?ngningsv?rme respektive m?ttnadstemperatur f?r torr m?ttad ?nga, kg/s, kJ/kg, C; - kondensat underkylningstemperatur, С; v?rmekapaciteten hos v?rmev?tskekondensatet, kJ/(kg K); - respektive f?rbrukning och specifik v?rme f?r det uppv?rmda vattnet, kg/s och kJ/(kg K) vid en medeltemperatur; - start- och sluttemperaturen f?r det uppv?rmda vattnet, C.
Enligt trycket p? v?rmekylv?tskan P 1 = 1,5 MPa best?mmer vi av m?ttnadstemperaturen t n = 198,3 C och f?r?ngningsv?rmen r = 1946,3 kJ / kg.
Best?mning av kondensatets temperatur
FR?N.
Termofysiska parametrar f?r kondensatet vid =198,3С fr?n:
densitet 1 = 1963,9 kg/m3;
v?rmekapacitet = 4,49 kJ/(kg K);
v?rmeledningsf?rm?ga 1 = 0,66 W/(m K);
dynamisk viskositetskoefficient 1 =13610 -6 Pas;
kinematisk viskositet ni = 1,5610 -7 m2/s;
Prandtl-tal Pr 1 = 0,92.
Best?mma vattentemperatur
FR?N.
Termofysiska parametrar f?r vatten vid = С fr?n:
densitet 2 = 1134,68 kg/m3;
v?rmekapacitet = 4,223 kJ/(kg K);
v?rmeledningsf?rm?ga 2 = 0,68 W/(m K);
dynamisk viskositetskoefficient 2 = 26810 -6 Pas;
kinematisk viskositet n2 = 2,810-7 m2/s;
Prandtl-tal Pr 2 = 1,7.
V?rmen som uppfattas av det uppv?rmda vattnet utan att ?ndra tillst?ndet f?r aggregation
V?rme som ?verf?rs av torr m?ttad ?nga under en f?r?ndring i aggregationstillst?ndet
MW.
V?rme medelf?rbrukning
kg/s.
Valet av schemat f?r r?relse av v?rmeb?rare och best?mning av medeltemperaturskillnaden
Figur 1 visar en graf ?ver f?r?ndringar i v?rmeb?rarnas temperaturer ?ver v?rmev?xlarens yta med motstr?m.
Figur 1 - Diagram ?ver f?r?ndringar i v?rmeb?rarnas temperaturer ?ver v?rmev?xlingsytan med motstr?m
I v?rmev?xlaren intr?ffar en f?r?ndring i tillst?ndet f?r aggregation av v?rmekylv?tskan, d?rf?r hittas den genomsnittliga logaritmiska temperaturskillnaden med formeln
.
FR?N,
d?r C ?r den stora temperaturskillnaden mellan de tv? v?rmeb?rarna vid v?rmev?xlarens ?ndar; C ?r den mindre temperaturskillnaden mellan de tv? v?rmeb?rarna i ?ndarna av v?rmev?xlaren.
Vi accepterar det ungef?rliga v?rdet p? v?rme?verf?ringskoefficienten
op \u003d 2250 W / (m 2 K).
Sedan, fr?n den grundl?ggande v?rme?verf?ringsekvationen, den ungef?rliga v?rme?verf?ringsytan
m 2.
2. Ber?kning och val av skal-och-r?r v?rmev?xlare
Mellan r?ren i en skal-och-r?rv?rmev?xlare r?r sig ett v?rmekylmedel - kondenserande torr m?ttad ?nga, i r?ren - ett uppv?rmt kylvatten, v?rme?verf?ringskoefficienten f?r den kondenserande ?ngan ?r h?gre ?n den f?r vatten.
Vi v?ljer en vertikal n?tverksv?rmare av typen PSVK-220-1.6-1.6 (Fig. 2).
De viktigaste dimensionerna och tekniska egenskaperna hos v?rmev?xlaren:
Boettdiameter D = 1345 mm.
V?ggtjocklek = 2 mm.
R?rens ytterdiameter d = 24 mm.
Antal kylv?tskepassager z = 4.
Det totala antalet r?r n = 1560.
R?rl?ngd L = 3410 mm.
V?rmev?xlingsyta F = 220 m 2 .
En vertikal n?tverksvattenberedare PSVK-220-1.6-1.6 valdes (Fig. 4) med en v?rmev?xlaryta F = 220 m 2 .
Symbol f?r v?rmev?xlare PSVK-220-1.6-1.6: P v?rmare; Fr?n n?tverksvatten; till vertikal; K f?r pannrum; 220 m 2 - v?rmev?xlingsyta; 1,6 MPa - maximalt arbetstryck f?r uppv?rmning av torr m?ttad ?nga, MPa; 1,6 MPa - maximalt arbetstryck f?r n?tverksvatten.
Figur 2 - Schema f?r en vertikal v?rmare av n?tverksvatten av typen PSVK-220: 1 - distributionsvattenkammare; 2 - kropp; 3 - r?rsystem; 4 - liten vattenkammare; 5 - avtagbar del av kroppen; A, B - tillf?rsel och utsl?pp av n?tverksvatten; B - ?nginlopp; G - kondensatavlopp; D - avl?gsnande av luftblandningen; E - dr?nering av vatten fr?n r?rsystemet; K - till differentialtrycksm?tare; L - till niv?indikatorn
Kroppen har en bottenfl?nskoppling som till?ter ?tkomst till den nedre r?rpl?ten utan att gr?va ut slangsystemet. Ett enkelpassschema f?r ?ngr?relse utan stillast?ende zoner och virvlar till?mpas. Utformningen av ?ngdeflektorsk?lden och dess fasts?ttning har f?rb?ttrats. Ett kontinuerligt avl?gsnande av ?ng-luftblandningen har inf?rts. En ram av r?rsystemet har inf?rts, p? grund av vilken dess styvhet har ?kat. Parametrarna anges f?r v?rmev?xlarr?r av m?ssing vid nominellt v?rmevattenfl?de och vid angivet tryck av torr m?ttad ?nga. R?rmaterial - m?ssing, rostfritt st?l, koppar-nickelst?l.
Eftersom filmkondensering av ?nga sker i v?rmev?xlaren p? den yttre ytan av vertikalt placerade r?r, anv?nder vi f?ljande formel f?r v?rme?verf?ringskoefficienten fr?n den kondenserande torra m?ttade ?ngan till v?ggen av:
W / (m 2 K),
d?r \u003d 0,66 W / (mK) ?r den m?ttade v?tskans v?rmeledningsf?rm?ga; \u003d kg / m 3 - densitet av m?ttad v?tska vid C; Pas ?r koefficienten f?r dynamisk viskositet f?r en m?ttad v?tska.
L?t oss best?mma v?rme?verf?ringskoefficienten f?r r?rutrymmet (det uppv?rmda kylmediet ?r vatten).
F?r att best?mma v?rme?verf?ringskoefficienten ?r det n?dv?ndigt att best?mma l?get f?r vattenfl?det genom r?ren. F?r att g?ra detta ber?knar vi Reynolds-kriterierna:
,
d?r d ext \u003d d-2 \u003d 24-22 \u003d 20 mm \u003d 0,02 m - r?rens innerdiameter; n = 1560 - totalt antal r?r; z = 4 - antal drag; Passera den dynamiska koefficienten f?r vattnets viskositet.
= 10 4 - fl?desregimen ?r turbulent, sedan Nusselt-kriteriet fr?n
,
V?rme?verf?ringskoefficient fr?n v?ggen till den uppv?rmda kylv?tskan
W / (m 2 K),
d?r W / (m 2 K) ?r vattnets v?rmeledningsf?rm?ga vid C.
L?t oss best?mma vattnets hastighet:
V?ggtemperaturkontroll:
Vi accepterar att r?ren ?r gjorda av m?ssing, v?rmeledningskoefficienten st \u003d 111 W / (m K) enligt .
F?rbi h?gsta v?rde v?rme?verf?ringskoefficient fr?n ?nga till v?ggen, vi best?mmer v?rme?verf?ringskoefficienten:
W/(m2K).
Best?m arean av v?rmev?xlingsytan:
m 2,
d?r MW ?r v?rmen som ?verf?rs av v?rmekylv?tskan; C ?r medeltemperaturskillnaden.
Stock:
.
3. Grafanalytisk metod f?r att best?mma koefficienten v?rme?verf?ring och v?rmeytor
V?rme?verf?ringskoefficienten best?ms av den grafiskt-analytiska metoden, f?r vilken vi f?rst finner f?r olika delar av v?rme?verf?ringen beroendet mellan densiteten v?rmefl?de q och temperaturskillnad t.
a) V?rme?verf?ring fr?n ?nga till v?ggen.
V?rme?verf?ringskoefficienten best?ms av formeln
d?r H=3,41m ?r h?jden p? r?ren i en passage.
F?r det funna v?rdet 1 best?mmer vi v?rmefl?dest?theten
Givet ett antal v?rden, ber?knar vi motsvarande v?rden och:
F?rbindelsen mellan q 2 och t 2 visas grafiskt med en r?t linje (fig. 3).
c) ?verf?ring av v?rme genom gl?dskal
d?r nac = 3,49 W/(mS) - termisk ledningsf?rm?ga av skalan; skaltjocklek.
Givet ett antal v?rden, ber?knar vi v?rdet:
Vi bygger kurvan i fig. 3.
L?gger vi till ordinaterna f?r de fyra beroenden, bygger vi den totala kurvan f?r temperaturskillnader. Fr?n punkten m p? ordinataaxeln, motsvarande, drar vi en r?t linje parallell med abskissaxeln tills den sk?r den totala kurvan. Fr?n sk?rningspunkten n s?nker vi vinkelr?t n mot x-axeln och hittar v?rdet q=49500 W/m 2 .
Figur 3 - Beroende Termisk stress v?rma ytor fr?n temperaturskillnad
I detta fall v?rme?verf?ringskoefficienten
V?rmev?xlare v?rmeyta
4. Ber?kning och val av plattv?rmev?xlare
Jag v?ljer en vanlig v?rmev?xlare (Fig. 4, Tabell 2.13).
V?rmev?xlingsparametrar och huvudparametrar f?r hopf?llbara plattv?rmev?xlare (enligt GOST 15518-83) med f?ljande egenskaper:
v?rmev?xlingsyta F=250m 2 ;
platinaarea f=0,6m2;
antal plattor N=420;
ekvivalent kanaldiameter d e = 8,3 mm;
reducerad kanall?ngd L=1,01m;
kanaltv?rsnitt S=0,00245m 2 .
Konventionell beteckning f?r v?rmev?xlaren TPR-0.6E-250-1-2-10 (Fig. 4): T - v?rmev?xlare; P - lamell?r; R - hopf?llbar; 0,6 m 2 - area av en platta; E - typ av plattor; 250m 2 - v?rmev?xlingsyta; 1 - p? en frib?rande ram; 2 - materialm?rke; 10 - m?rke av packningsmaterial.
Vi hittar v?tskehastigheten i kanalerna med formeln
Fr?ken,
d?r kg/s ?r fl?deshastigheten f?r det uppv?rmda kylmediet; kg / m 3 - vattendensitet vid \u003d 105? C; N = 420 - antalet plattor i apparaten; S \u003d 0,00245m 2 tv?rsnitt av kanalen.
Figur 4 - Packad plattv?rmev?xlare typ TPR-0.6E-250-1-2-10
;
Nusselt-kriterium
;
V?rme?verf?ringskoefficienten till vatten ber?knas med formeln
W/(m2K).
Best?m v?rdet V?ggtemperatur t st \u003d (t n +/2 \u003d (198,3 + 170) / 2 \u003d 184,2. Sedan
I detta fall ber?knas Reynolds-kriteriet med formeln
V?rme?verf?ringskoefficient fr?n torr m?ttad ?nga till v?ggen
W / (m 2 K),
d?r \u003d 240 ?r en koefficient beroende p? typen (arean) av plattan, vid f \u003d 0,6 m 2.
V?rmeledningsf?rm?ga av rostfritt st?l l = 111 W/(mK).
D? blir v?rdet p? v?rme?verf?ringskoefficienten
W/(m2K).
F?rfina v?rdet
V?ggtemperaturen blir
Eftersom det erh?llna v?rdet p? v?ggtemperaturen skiljer sig lite fr?n den accepterade, ber?knar vi v?rme?verf?ringsytan.
Erforderlig v?rme?verf?ringsyta
m2;
Ytmarginalen blir
.
5 . J?mf?rande analys av v?rmev?xlare
Genom att j?mf?ra de utvalda skal- och r?r- och plattv?rmev?xlarna kan vi dra slutsatsen att plattv?rmev?xlaren ?r att f?redra, s?rskilt n?r det g?ller dimensioner, eftersom plattv?rmev?xlarens kanall?ngd ?r L=1,01 m, och skal- och r?rv?rmev?xlaren ?r L=3,41 m.
Plattv?rmev?xlare ?r kostnadseffektiva och ?vertr?ffar de b?sta skal- och r?rv?rmev?xlarna.
S?lunda kan vi dra slutsatsen att det i v?rt fall ?r att f?redra att installera en plattv?rmev?xlare, s?rskilt eftersom dess v?rmeytas marginal ?r % j?mf?rt med fr?nvaron av praktiskt taget en s?dan skal-och-r?rv?rmev?xlare - det ?r m?jligt att tillhandah?lla en v?rme last h?gre ?n de ber?knade 46,2 MW.
Tabell 1 - J?mf?rande analys av v?rmev?xlare
6. Hydraulisk ber?kning av skal-och-r?rv?rmev?xlare, vatten- och kondensatledningar, val av pumpar och ?ngf?lla
F?rlusten av vattentryck i r?rutrymmet, med h?nsyn till r?rens grovhet och motst?ndet hos inlopps- och utloppskopplingarna, best?ms av formeln
d?r l ?r koefficienten f?r hydrauliskt friktionsmotst?nd; L - r?rl?ngd, m; w tr - fl?deshastighet inuti r?ren, m/s; d ?r r?rets innerdiameter, m; med tr - densiteten av vatten inuti r?ren, kg / m 3; z - antal drag; o 1 =2,5 - rotationskoefficient mellan drag; \u003d 1,5 - koefficient f?r hydrauliskt motst?nd f?r beslag; - Fl?deshastighet i armaturer, best?mt av formeln, m/s.
d?r G tr - vattenf?rbrukning, kg / s; d w - beslagets diameter, m, best?ms beroende p? h?ljets diameter.
Koefficienten f?r hydrauliskt friktionsmotst?nd i turbulent v?tskefl?de inuti r?ren best?ms av formeln
d?r Re tr - Reynolds nummer f?r r?rutrymme; e=D/d - f?rh?llandet mellan grovhetsv?rdet D=0,2 mm till innerdiameter r?r d, mm.
Hydrauliskt motst?nd
Vattenhastighet i r?r
var ?r densiteten f?r vatten vid en temperatur = 105 C.
Vi accepterar den inre diametern p? beslagen som d w \u003d 300 mm \u003d 0,3 m.
Vattenfl?de i armaturer
0,99 m/s.
Koefficienten f?r hydrauliskt friktionsmotst?nd i turbulent v?tskefl?de inuti r?r gjorda av
,
d?r e = / d = 0,0002 / 0,02 = 0,01 - f?rh?llandet mellan grovhetsv?rdet = 0,2 mm.
S?ledes best?mmer vi tryckf?rlusten i v?rmev?xlarens r?rutrymme:
Pa.
Kondensathastigheten i det ringformiga utrymmet best?ms av formeln
0,4 m/s,
d?r 0,03 m 2 - tv?rsnittsarea av fl?det mellan skiljev?ggarna; 1963,9 kg / m 3 - kondensatdensitet vid en temperatur = 198,3 C. Kondensattryckf?rluster i ringen best?ms av formeln
d?r Re mtr ?r Reynolds-talet f?r annulus; w mtr - kondensatfl?deshastighet i ringen, m/s; c mtr - kondensatets t?thet i det ringformiga utrymmet, kg / m 3; o=1,5 - koefficient f?r hydrauliskt motst?nd f?r vatteninlopp och utlopp i ringen; x=4 - antal segmentpartitioner; m - antalet rader av r?r som ?vervinns av kondensatfl?det i det ringformiga utrymmet, best?mt av formeln
d?r mtr.sh - kondensatfl?de i armaturer, m/s, best?mt av formeln
0,17 m/s,
d?r G 1 \u003d 23,73 kg / s - kondensatfl?deshastighet; kg / m 3 - kondensatets densitet vid en temperatur = 198,3 C; d mtr.sh \u003d 0,3 m - diametern p? beslagen till h?ljet fr?n.
= 8226,2 Pa.
SLUTSATS
I ber?kningen och det grafiska arbetet gjordes en verifikationsber?kning av skal-och-r?r- och plattv?rmev?xlare f?r uppv?rmning av vatten p? grund av kondensationsv?rme av vatten?nga. Som ett resultat valdes standardv?rmev?xlare:
f?r uppv?rmning av vatten p? grund av kondensationsv?rme av vatten?nga PSVK-220-1,6-1,6;
Baserat p? resultaten av verifieringsber?kningen erh?lls f?ljande resultat: termisk belastning MW; ber?knad v?rme?verf?ringskoefficient W / (m 2 K); standard v?rmev?xlingsyta i den f?rsta sektionen =m 2 .
Uppskattad v?rme?verf?ringskoefficient f?r plattv?rmev?xlaren W/(m 2 K) och standard v?rmev?xlaryta 250 m 2 .
En hydraulisk ber?kning utf?rdes med h?nsyn till lokala motst?nd, s?v?l som tryckf?rluster i r?rledningar, vars l?ngd togs oberoende.
Pumpar f?r v?rmeb?rare v?ljs med h?nsyn till deras fl?de och tryck, som pumparna m?ste skapa. F?r den uppv?rmda kylv?tskan - pumpen Х90/85, f?r det kylda kondensatet - pumpen Х90/33. Elmotorerna AO-103-4 och AO2-91-2 valdes ocks? f?r att driva pumparna. F?r att dr?nera kondensat valdes en kondensatf?lla av typ KA2X26.16.13 med ett ?ngtryck p? 1,3 MPa.
LISTA ?VER ANV?NDA K?LLOR
1. Kartavskaya V.M. V?rme- och mass?verf?ringsutrustning f?r v?rmekraftverk och industrif?retag [Elektronisk resurs]: l?robok. ers?ttning. - Irkutsk: ISTUs f?rlag, 2014.
2. Alexandrov A.A., Grigoriev B.A. Tabeller ?ver termofysiska egenskaper hos vatten och ?nga: en uppslagsbok. - M.: MPEI Publishing House, 2006. - 168s.
3. V. V. Avchukhov och B. Ya. Problembok om processerna f?r v?rme och mass?verf?ring: l?robok. ers?ttning. M.: Energoatomizdat, 1986. - 144s.
4. Lebedev P.D. V?rmev?xlare, torktumlare och kylaggregat: studier. bidrag - M.: Energi, 1972. - 317 sid.
5. V?rmev?xlingsutrustning f?r industriella installationer och v?rmef?rs?rjningssystem. Industrikatalog [Elektronisk resurs]. - M.: FGUP VNIIAM, 2004.
6. Grundl?ggande processer och enheter kemisk teknik: designmanual / utg. Yu.I. Dytnersky. - M.: Alliansen, 2008. - 496s.
7. Utrustning f?r ?ngkondensatsystem. Industrikatalog [Elektronisk resurs]. - ?tkomstl?ge: http://www.relasko.ru (29 april 2015).
Hosted p? Allbest.ru
Liknande dokument
Allm?nt schema past?riserings-kylningsanl?ggning och designegenskaper hos plattv?rmev?xlare. Inverkan av f?roreningar och designegenskaper hos plattv?rmev?xlare p? v?rme?verf?ringskoefficienten. Installation av ljusfilter.
terminsuppsats, tillagd 2014-06-30
Ber?kning av v?rmeschemat f?r v?rmepannhuset. Val av pannor och hydraulisk ber?kning av r?rledningar. Val av vattenbehandlingsmetod och v?rmev?xlare. Aerodynamisk ber?kning av pannrummets gas-luftv?g, termisk f?rl?ngning och explosiva ventiler.
terminsuppsats, tillagd 2014-12-25
Ber?kning av driftl?ge och effektivitetsindikatorer f?r en v?rmepumpsinstallation. Val av pumpar, kretsar f?r inkoppling av f?r?ngare, kondensorer, r?rledningsdiametrar. Termisk ber?kning och val av v?rmev?xlare. Utveckling kretsschema vattenf?rs?rjningssystem.
terminsuppsats, tillagd 2014-03-23
J?mf?rande analys av v?rmev?xlare. Teknologisk process uppv?rmning vegetabilisk olja. Termoteknisk, konstruktiv, hydraulisk och h?llfasthetsber?kning av v?rmev?xlaren. Best?mning av v?rmeisolering av inre och yttre ytor r?r.
avhandling, tillagd 2014-08-09
Termisk, strukturell och hydraulisk ber?kning av en skal-och-r?rv?rmev?xlare. Best?mning av v?rme?verf?ringsytan. Val av konstruktionsmaterial och metod f?r placering av r?rpl?tar. Pumpval med n?dv?ndigt tryck vid pumpning av vatten.
terminsuppsats, tillagd 2011-01-15
Typ av v?rmev?xlare och pannenhet. En v?rmev?xlingsyta f?r att ?verf?ra en given m?ngd v?rme. Huvuddragen f?r driften av kontaktv?rmev?xlare. V?lj storlek p? v?rmev?xlaren. Termisk, strukturell och hydraulisk ber?kning.
terminsuppsats, tillagd 2011-08-02
Syfte, anordning och klassificering av v?rmev?xlare, deras funktionella, designegenskaper; scheman f?r r?relse av v?rmeb?rare; medeltemperaturskillnad. Termisk och hydromekanisk ber?kning och val av optimal plattv?rmev?xlare.
terminsuppsats, tillagd 2012-10-04
Val och ber?kning av det termiska schemat. Egenskaper f?r utrustning f?r vatten-vatten- och gas-luftv?gar. Ber?kning och val av v?rmev?xlare, br?nslef?rs?rjning med bandtransport?r. Automatisering av pannan KV-TS-20. Ber?kning av tekniska och ekonomiska indikatorer f?r pannrummet.
avhandling, tillagd 2011-07-30
Systeminformation automatisk kontroll och reglering. Grundl?ggande linj?ra lagar. Kombinerade och kaskadsystem reglering. Reglering av termiska processer, skal-och-r?rv?rmev?xlare. Automatisering av absorptions- och indunstningsanl?ggningar.
f?rel?sningskurs, tillagd 2010-01-12
Koncept, typer, tekniskt syfte och konstruktioner av v?rmev?xlare. Termofysiska egenskaper hos v?rmeb?rare. Termisk, layout och hydraulisk ber?kning av v?rmev?xlaren. Egenskaper f?r v?rmaren, klassificering och principer f?r dess funktion.
Det finns design- och verifieringsber?kningar av v?rmev?xlare. Syftet med designber?kningen ?r att best?mma den erforderliga v?rmev?xlingsytan och v?rmev?xlarens drifts?tt f?r att s?kerst?lla den specificerade v?rme?verf?ringen fr?n en kylv?tska till en annan. Uppgiften med verifieringsber?kningen ?r att best?mma m?ngden ?verf?rd v?rme och sluttemperaturen f?r v?rmeb?rare i en given v?rmev?xlare med en k?nd v?rmev?xlaryta under givna driftsf?rh?llanden. Dessa ber?kningar ?r baserade p? anv?ndningen av v?rme?verf?ringsekvationen och v?rmebalanser.
Inledande data f?r designber?kning oftast ?r: G- konsumtion av en eller b?da ( G, D) v?rmeb?rare, kg/s; Tn, Tk?r de initiala och slutliga temperaturerna, K; R– Medietryck. Med,herr- v?rmekapacitet, viskositet och densitet f?r v?rmeb?rare (dessa v?rden kanske inte specificeras, d? b?r de best?mmas fr?n referenslitteraturen). Dessutom anges ofta vilken typ av v?rmev?xlare som konstrueras. Om det inte ?r specificerat m?ste du f?rst g?ra en f?rstudie av den valda typen.
Uppgiften f?r designv?rmeber?kningen av v?rmev?xlaren ?r att best?mma v?rmev?xlingsytan som ett resultat av den gemensamma l?sningen av den integrerade v?rme?verf?ringsekvationen och v?rmebalansekvationerna:
Om v?rmeb?rarna ?ndrar sitt aggregationstillst?nd i v?rme?verf?ringsprocessen, g?rs ber?kningen av v?rmebelastningen (specifikt v?rmefl?de) genom entalpier:
var Gtg, Gth – massiva utgifter varma och kalla kylmedel, kg/s; h?, h??– koefficienter (effektivitet), med h?nsyn till f?rlusten (infl?de) av v?rme i v?rmev?xlare.
V?rdena f?r de fysikaliska konstanterna f?r egenskaperna hos v?rmeb?rare kan tas som medelv?rden i integral, om de inte kan anses vara konstanta i det aktuella temperaturomr?det. Med viss approximation (vilket oftare g?rs i praktiken) kan det ber?knade v?rdet av v?rmekapaciteten tas som det verkliga v?rdet cp vid den genomsnittliga kylv?tsketemperaturen eller som det aritmetiska medelv?rdet av de verkliga v?rmekapaciteterna vid slutliga temperaturer.
V?rdet av koefficienterna h mest exakt best?mt empiriskt eller genom ber?kning. Fr?n industriell praxis ?r det k?nt att f?r v?rmev?xlare ?r v?rmef?rlusterna till milj?n vanligtvis sm? och uppg?r till 2–3 % av den totala v?rme som ?verf?rs. D?rf?r kan vi i ungef?rliga ber?kningar ta h= 0,97–0,98.
V?rmebalansekvationer anv?nds f?r att hitta v?rmeb?rarnas fl?deshastigheter eller deras sluttemperaturer. Om varken det ena eller det andra anges, st?lls de som regel in av de initiala och slutliga v?rdena f?r v?rmeb?rarnas temperaturer s? att den minsta temperaturskillnaden mellan v?rmeb?rarna ?r minst 5–7 K V?rme?verf?ringsytan best?ms fr?n huvudv?rme?verf?ringsekvationen, efter att tidigare ha st?llt in det ungef?rliga v?rdet p? v?rme?verf?ringskoefficienten.
Ber?kningen av temperaturskillnaden best?r i att best?mma medeltemperaturskillnaden D Тср och ber?kning av medeltemperaturer f?r v?rmeb?rare Тср och qav:
N?r man best?mmer D Тср f?rst fastst?lls karakt?ren av f?r?ndringen i kylv?tsketemperaturerna och schemat f?r deras r?relse v?ljs, f?r att f?rs?ka s?kerst?lla s? mycket som m?jligt st?rre v?rde medeltemperaturskillnad. Ur v?rme?verf?ringsf?rh?llandena ?r det mest f?rdelaktiga ett motstr?msschema, som inte alltid kan implementeras i praktiken (till exempel om sluttemperaturen f?r en av v?rmeb?rarna av tekniska sk?l inte b?r ?verstiga ett visst v?rde, d? ett fram?tfl?de v?ljs ofta).
Blandade och tv?rg?ende trafikm?nster (de vanligaste i praktiken) intar en mellanposition mellan medstr?m och motstr?m. Ber?kning D Tsr, D Tb, D tm f?r dessa system ?r f?renat med vissa sv?righeter. Det finns k?nda formler i litteraturen f?r att ber?kna D Тср med blandad och korsstr?m, som dock ?r komplexa, besv?rliga och d?rf?r obekv?ma.
N?r man utf?r termiska ber?kningar f?r r?rformiga v?rmev?xlare best?ms v?rme?verf?ringskoefficienten vanligtvis av formlerna f?r en plan v?gg:
,
var yxa, yxa?r v?rme?verf?ringskoefficienterna fr?n den varma kylv?tskan till v?ggen respektive fr?n v?ggen till den kalla kylv?tskan.
Detta introducerar inga stora fel och f?renklar samtidigt ber?kningen avsev?rt. Undantaget ?r r?fflade ytor och tjockv?ggiga sl?ta r?r, som dn/din>2,0. F?r att undvika fel rekommenderas det inte att ber?kna dem med formlerna f?r en platt v?gg.
Ekvationen f?r ber?kning av v?rme?verf?ringskoefficienten uttrycker principen om additivitet av termiska motst?nd n?r v?rme ?verf?rs genom v?ggen. Begreppet termisk resistans introducerades f?r en b?ttre representation av v?rme?verf?ringsprocessen och f?r bekv?mligheten att arbeta med resistansv?rden i komplexa termiska ber?kningar. I synnerhet b?r man alltid komma ih?g att, baserat p? additivitetsprincipen, kvantiteten k kommer alltid att vara mindre ?n det minsta v?rdet a(detta villkor ?r ett kriterium f?r att verifiera riktigheten av de gjorda ber?kningarna och indikerar ocks? s?tt att ?ka intensiteten av v?rme?verf?ring; man b?r str?va efter att ?ka det mindre v?rdet a). Dessutom, vid ber?kning av parametern k b?r v?gledas av experimentella v?rden.
Vid konstruktion av nya v?rmev?xlare ?r det n?dv?ndigt att ta h?nsyn till m?jligheten av f?rorening av v?rmev?xlarytan och ta en l?mplig marginal. Redovisning av ytf?roreningar g?rs p? tv? s?tt: antingen genom att inf?ra den s? kallade f?roreningsfaktorn h3, med vilken v?rme?verf?ringskoefficienten ber?knad f?r rena r?r multipliceras:
0,65–0,85,
eller genom att inf?ra termisk resistans av f?roreningar:
,
var R1 och R2– termiskt motst?nd av f?roreningar utifr?n och inre ytor v?rme?verf?ring, vilka v?ljs enligt de praktiska data som ges i referenslitteraturen.
V?rme?verf?ringskoefficienterna som ing?r i ekvationerna best?ms fr?n kriterieuttryck f?r formen
,
var ; l- definiera storlek; w?r hastigheten p? kylv?tskan; Med,m och l- v?rmekapacitet, viskositet och v?rmeledningsf?rm?ga hos kylv?tskan; b?r volymexpansionskoefficienten, D T?r den lokala temperaturskillnaden.
Den specifika formen av kriterieekvationen beror p? f?rh?llandena f?r det aktuella problemet (uppv?rmning, kylning, kondensation, kokning), v?rmeb?rarfl?desregimer, typ och design av v?rmev?xlaren.
N?r du v?ljer en standardiserad v?rmev?xlare st?lls de in av det ungef?rliga v?rdet p? v?rme?verf?ringskoefficienten Till. Sedan, enligt referensb?ckerna, v?ljs en v?rmev?xlare och sedan ber?knas v?rme?verf?ringsytan enligt det ?verv?gda schemat. Om ber?kningen av v?rmev?xlingsarean ?verensst?mmer p? ett tillfredsst?llande s?tt, slutf?rs den termiska ber?kningen av v?rmev?xlaren och forts?tt till dess hydraulisk ber?kning, vars syfte ?r att best?mma v?rmev?xlarens hydrauliska motst?nd.
