Расчет коэффициента теплопередачи через тонкостенные трубы
Для данного расчета можно пользоваться формулой для плоской стенки:
(15)
где d- толщина стенки трубы, м.,(d=(0,5(dн-dв));
lст- теплопроводность материала стенки трубы (для стали lст=50 Вт/(м К),
для латуни – 100 Вт/(м К).
Определение площади поверхности нагрева
Площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата определяется из уравнения теплопередачи:
(16)
где Δtср – средняя разность температур, К.
Расчет площади поверхности нагрева проводим как при прямотоке, так и при противотоке. По полученным результатам необходимо сделать вывод, какое направление движения теплоносителей более выгодно в рекуперативных теплообменных аппаратах.
Расчет количества труб
Для определения количества трубы необходимо площадь А разделить на площадь поверхности нагрева одной трубки
(17)
где ℓ- длинна трубы, м.
если трубки расположены вертикально
(18)
где H- высота трубы,м.
Задание для самостоятельной работы
Рассчитать рекуперативный кожухотрубный теплообменный аппарат гладкотрубчатого типа, определив:
- тепловую мощность теплообменника, Ф, кВт;
- неизвестный расход одного из теплоносителей, кг/с;
- площадь поверхности нагрева, А, м2;
- количество труб, n, шт.
Начертить схему теплообменника и графики изменения температуры теплоносителей при прямоточном и противоточном их движении. Исходные данные для расчета принимаются по таблице 1 по последней цифре номера зачетной книжки.
Таблица 1 Исходные данные для расчета теплообменного аппарата
| № | Параметры теплоносителей и теплообменника | Обозначение | Размерность | Последняя цифра номера зачетной книжки | |||||||||
| Тип теплообменика | - | - | пароводяной | водоводяной | газоводяной | паровоздушный | водовоздушный | ||||||
| Давление горяч. теплоносителя | p1 | МПа | 0,15 | 0,20 | 0,20 | 0,15 | 0,10 | 0,15 | 0,20 | 0,25 | 0,15 | 0,100 | |
| Темп-ра горяч. теплоносителя на входе | t'1 | 0С | - | - | |||||||||
| Темп-ра горяч. теплоносителя на выходе | t''1 | 0С | - | - | |||||||||
| Давление холод. теплоносителя | p2 | МПа | 0,20 | 0,15 | 0,25 | 0,20 | 0,15 | 0,30 | 0,10 | 0,10 | 0,15 | 0,15 | |
| Темп-ра холод. теплоносителя на входе | t'2 | 0С | -20 | -30 | -15 | -25 | |||||||
| Темп-ра холод. теплоносителя на выходе | t''2 | 0С | |||||||||||
| Расход горячего теплоносителя | mt1 | кг/с | 0,5 | - | 2,0 | - | 1,5 | - | 0,25 | - | 1,75 | - | |
| Расход холод. теплоносителя | mt2 | кг/с | - | 0,5 | - | 4,0 | - | 3,0 | - | - | 2,0 | ||
| Скорость горячего теплоносит. | U1 | м/с | - | - | 1,25 | 1,75 | 3,00 | 2,50 | - | - | 0,5 | 2,25 | |
| Скорость холодного теплоносит. | U2 | м/с | 0,75 | 0,75 | 1,00 | 1,50 | 1,20 | 1,30 | 5,00 | 8,00 | 7,00 | 6,00 | |
| Расположение труб | - | - | гор | верт | гор | гор | гор | верт | верт | верт | верт | верт | |
| Число рядов труб по вертикали | n | шт. | - | - | - | - | - | ||||||
| Высота труб (для верт. аппар.) | H | м | - | 1,5 | - | - | - | 1,5 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | |
| Длина труб (для гор. аппар.) | l | м | 2,5 | - | 3,0 | 4,0 | 0,2 | - | - | - | - | - | |
| Диаметр труб | dвн | мм | |||||||||||
| -------------//-------------------- | dн | мм | |||||||||||
| Материал труб, сталь-с,латунь-л | с,л | с. | с. | л. | л. | с. | с. | с. | с. | л. | с. |
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Таблица А Физические параметры воды на линии насыщения
| Температура t, 0С | Плотность r, кг/м 3 | Энтальпия h, кДж/кг | Кинематическая вязкость g×10 –6, м2/с | Теплопроводность l×10*, Вт/(м×к) | Рr |
| 83,9 | 1,79 1,01 0,60 0,48 0,37 0,30 0,25 0,22 0,19 0,17 0,16 | 0,56 0,60 0,63 0,65 0,67 0,68 0,69 0,69 0,68 0,67 0,66 | 13,57 7,03 4,36 3,03 2,21 1,75 1,47 1,126 1,10 1,03 0,94 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Таблица Б Физические параметры воздуха и дымовых газов среднего состава
(Н2О=11% и СО2=13%)
| Темпе-ратура 0С | Воздух | Дымовые газы | ||||
| Кинемат.вяз-кость g×10-6,м2/с | l×10-2, Вт/(м·к) | Рr | g×10-6,м2/с | l×10-2, Вт/(м×к) | Рr | |
| 13,3 23,0 34,8 48,2 63,0 79,3 96,8 115,0 - - | 2,44 3,21 3,93 4,61 5,21 5,75 6,23 6,71 7,18 7,63 8,12 8,47 8,89 - 9,96 - 11,22 | 0,707 0,688 0,68 0,674 0,678 0,687 0,699 0,706 0,713 0,717 0,719 0,722 0,724 - - - - | 12,2 21,5 32,8 45,8 60,4 76,3 93,6 112,0 | 2,28 3,13 4,01 4,84 5,7 6,56 7,42 8,27 9,15 10,01 10,9 4,75 12,56 13,49 14,42 15,35 16,28 | 0,72 0,69 0,67 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0,53 0,52 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Таблица В Значение коэффициента ξl
| Режим движения | l/d | ||||||||
| ламинарный турбулентный R1·10 4 R2·10 4 R5·10 4 R1·10 5 R1·106 | 1,90 1,65 1,51 1,34 1,28 1,14 | 1,70 1,50 1,40 1,27 1,22 1,11 | 1,44 1,34 1,27 1,18 1,15 1,08 | 1,28 1,23 1,18 1,13 1,10 1,05 | 1,18 1,17 1,13 1,10 1,08 1,04 | 1,13 1,13 1,10 1,08 1,06 1,03 | 1,05 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 | 1,02 1,03 1,02 1,02 1,02 1,01 |
Библиографический список
1. Амирханов, Р.А. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства [Текст] : учеб. пособие / Р.А. Амирханов, Б.Х. Драганов. – Краснодар: 2001.-200 с.
2. Захаров, А.А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве [Текст] : учебник / А.А. Захаров. - М.: Колос, 1995. – 176 с.
3. Баскаков, А.П. Теплотехника [Текст] : учебник / А.П. Баскаков – М.: Энергоатомиздат, 1991.- 223 с.
4. Крутова, В.И. Теплотехника / [Текст] : учебник / В.И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1986. – 432 с.
5. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / [Текст] : учебник / Е.Я. Соколов. - М.: МЭИ, 1999 – 472 с.
6. Раддатие К.Ф., Полторецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности / [Текст] : справочник / К.Ф. Раддатие, А.Н. Полторецкий. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 487 с.
Лицензия РБ на издательскую деятельность № 0261 от 10 апреля 1998 года.
Подписано в печать _______________ 200__ г. Формат 60 х 84. Бумага типографическая. Гарнитура Таймс.
Усл.печ.л.______________. Уч.-изд. л. _________.
Тираж _________ экз. Заказ № ______.
Издательство Башкирский государственный аграрный университет.
Адрес издательства и типографии: 450001, г. уфа, ул. 50-лет Октября, 34.