![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Расчет сырьевого теплообменникаТеплообменник предназначен для нагрева тяжелого каталитического газойля водяным паром. Исходные данные: Расход сырья Gс = 4497,6 кг/ч; Конечная температура сырья tкон = 100 ºС ; Начальная температура сырья tнач = 75 ºС. В качестве теплоносителя принимаем водяной пар с давлением 0,3 МПа.
Определяем его температуру и удельную теплоту. Tп = 132,9 ºС, r = 2171 кДж/кг. Составляем схему теплообмена: ΔТм = 32,9 ºС ΔТб = 57,9 ºС ΔТср =( ΔТб + ΔТм )/2 (1) ΔТср = (57,9 + 32,9)/2 = 45,4 ºС Рассчитываем тепловую нагрузку на аппарат
Где Q – тепловая нагрузка на аппарат, кВт; Gc - расход сырья, кг/с; Cc – теплоёмкость сырья, кДж/кг; Определяем расход греющего пара, кг/с.
Принимаем приближённый коэффициент теплопередачи Кпр = 150 Вт/м2·К и определяем приближённую поверхность теплообмена.
где Fпр – приближённая поверхность теплообмена, м2 .
Принимаем по ГОСТ 15118 – 79 теплообменник жёсткой конструкции со следующими характеристиками: Поверхность теплообмена F = 13 м2; Диаметр корпуса D = 325 мм; Диаметр труб d = 20х2 мм; Длина труб = 3 м; Число ходов по трубам z = 2 Площадь проходного сечения по трубам fтр = 0,007м2; Площадь проходного сечения по межтрубному пространству 0,012 м2 Составляем схему теплопередачи: tср = tконд - ∆tср (5) tср = 132,9-45,4 = 87,5 ºС
tконд =132,9 ºС tср с= 87,5 ºС
Рисунок 2- Схема теплопередачи через стенку аппарата Определяем частные коэффициенты теплоотдачи в трубном и межтрубном пространствах. Принимаем tст1 = 120ºС и определяем коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке.
где αконд - коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке , Вт/м2·К; Е – коэффициент, зависящий от расположения труб в пучке и расчётного числа труб в каждом вертикальном ряду; Е=0,7. At – коэффициент, объединяющий физические свойства пара и конденсата. d – наружный диаметр труб, м; ∆tср – разность температур конденсации и стенки, ºС.
Удельная тепловая нагрузка по межтрубному пространству: q1 = α конд где q1 – удельная тепловая нагрузка по межтрубному пространству, Вт/м2. q1 = 9448,21· (132,9-120) = 121881,9 Вт/м2 Определяем температуру стенки tст2 , исходя из равенства q1 = q2
где Трубное пространство: Скорость сырья в трубном пространстве:
где wc скорость сырья в трубном пространстве, м/с;
Критерий Рейнольдса:
где d – внутренний диаметр труб, м;
Режим движения – переходный. Коэффициент теплоотдачи от стенки к сырью:
где λ– теплопроводность сырья, Вт/м·К;
q3 = 913,52
Расхождение между q3 и q1 составляет 79,6%. Полученная тепловая нагрузка q3 намного меньше рассчитанной ранее удельной тепловой нагрузки q1, следовательно, необходимо увеличить и повторить расчет во втором приближении. Принимаем tст1 равную 130 ºС и повторяем расчет:
q1 = 13720,11 tст2 = 130 -
q3 = 945,02 Расхождение между q1 и q3 составляет:
что находится в допустимых пределах. Истинный коэффициент теплопередачи Кист = Кист = Истинная поверхность теплообмена:
Принимаем аппарат с ранее принятыми характеристиками.
|