Методика теплового и гидравлического расчётов

При омывании трубки коэффициент теплоотдачи от масла к трубке зависит, главным образом от скорости движения масла в направлении перпендикулярном к оси трубки.

Значения получены опытным путём для различных значений скорости масла. ( =0,05… 0,65 ) =120 – 420 .

При течении масла внутри трубок в 2,5…3,5 раза меньше.

Коэффициент теплопередачи от масла к воде, определяется также,как и в подогревателях вязких жидкостей по формуле:

,

- коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки к воде.

,

- находят из таблиц по ;

- средняя температура воды,;

- средняя температура стенки.

Для воды 0…50°С, =1400+22 ; 0…160 °С, =1720…5510.

Чтобы обеспечить более высокое значение k от масла к воде, рекомендуется скорость воды по трубкам принимать такой, чтобы исключить возможность получения ламинарного потока воды в трубках.

Результаты расчёта

Принятая схема охладителя: кожухотрубный маслоохладитель с прямыми трубками , развальцованными в трубных досках, одна из которых подвижная с сальниковым уплотнением.

Выбираются параметры:

- число ходов по воде z_в=1

-число ходов по маслу z_м=10

- шаг труб равен: S=d_н+4=10+4=14 мм

Средняя температура масла равна:

Параметры масла при 45°С:

- плотность ρ_м=879

- удельная теплоёмкость с_м=1938,45

Повышение температуры охлаждающей воды выбирается из промежутка:

∆t_в=3…5=5°С

Температура охлаждающей воды на выходе из маслоохладителя:

t₄=t₃+∆t_в=20+5=25°С

Средняя логарифмическая разность температур масла и воды:

Теплоемкость воды:

Расход охлаждающей воды:

Скорость воды в трубах принимается из промежутка:

Коэффициент в=1400+22·t_в=1400+22·22.5=1895

Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки к воде:

Скорость масла принимается из промежутка:

Коэффициент теплоотдачи от масла к трубкам:

Коэффициент теплоотдачи от масла к воде:

Поверхность охлаждения:

.

Анализ результатов. Сравнение с аналогами

В каталоге был найден аналогичный теплообменный аппарат – охладитель ОКП17-420-1 .

Он рассчитан на такую же марку масла и такие же параметры расхода масла, температуры масла на входе и выходе, температуру охлаждающий воды на входе в теплообменный аппарат, имеющий такой же размер трубок.

Сравнение рассчитанного варианта и существующего аналога приведено ниже в таблице 2.

Таблица 2

Техническая характеристика	Рассчитанный аппарат	ОКП17-420-1
Поверхность охлаждения F, м2	19,88	17,9
Расход охлаждающей воды , кг/ч

Из таблицы 2 видно, что ОКП17-420-1 имеет поверхность теплообмена 17,9 м², что на 1,98м² меньше значения, полученного в результате выполнения работы. Расход же охлаждающей воды у рассчитанного в данной работе аппарата меньше, чем у аналога на 6550 кг/ч.

Заключение

Судовые охладители или подогреватели жидкости являются довольно сложными механизмами, имеющими свои нюансы, как в разработке, так и в эксплуатации. Перед проектировщиком ставится довольно сложная задача по оптимизации параметров и созданию наиболее сбалансированной конструкции, соответствующей целому ряду требований, таких как компактные размеры, надёжность, высокая производительность, обоснованная цена, удобство эксплуатации.

Данная работа служит примером того, насколько углублённая разработка требуется для проектировки теплообменного аппарата. Без должного подхода к созданию аппарата можно получить на выходе не самую лучшую по своим параметрам конструкцию, не способную конкурировать на рынке с аналогами, имеющими лучшие потребительские свойства.