Курсовая работа Вариант 1 (этанол. прямоток)
.docМосковский Государственный Университет Инженерной Экологии
Кафедра термодинамики и теплопередачи
Курсовая работа.
Расчет теплообменного аппарата.
Вариант 1
Преподаватель: Бражников С.М.
Студент: Аринин А.Е.
Группы: М-37
Москва 2001
Цель работы. Ознакомление с классификацией теплообменных аппаратов, изучение основ их теплового и гидравлического расчетов, анализ влияния параметров теплообменного аппарата на интенсивность теплообменных процессов.
Задание для расчета. Определить требуемые площадь поверхности теплообмена кожухотрубчатого теплообменного аппарата (рис.1.) и суммарную на прокачивание теплоностителей по его каналам N для охлаждения горячего теплоносителя с массовым расходом температуры t1’ на входе в теплообменный аппарат до температуры t1” на выходе из него. Температура холодного теплоносителя (воды) изменяется от t2’ на входе в теплообменный аппарат до t2’’ на выходе из него. Горячий теплоноситель движется внутри n труб с внутренним диаметром d равным 14 мм. Трубы теплообменного аппарата выполнены из нержавеющей стали марки 1X18H10T. Толщина стенки труб равна 1мм. Вода обтекает трубы теплообменного аппарата снаружи продольно, двигаясь в межтрубном кнале, образованном поверхностями труб и кожухом с внутренним диаметром D. Длина теплообменного аппарата l равна 2 м.
1.Исходные данные.
1.1.Горячий теплоноситель – этанол.
1.2.Температуры теплоносителей: t1’ =160 оС; t1”=100 оС
t2’ =20оС; t2’’=80 оС
1.3.Расход горячего теплоносителя: М1=1,5 кг/с
1.4.Схема движения теплоносителей – прямоток.
1.5.Параметры теплообменного аппарата:
D=0.05м;
d=0,014м;
=0.001
м; n=4
шт
1.6.Теплопроводность
материала труб
=18Вт/(м2К)
2.Тепловой расчет.
2.1.Средние удельные теплоемкости в интервалах изменений температур теплоносителей:
этанол Cpm1=3785Дж/(кгК)
вода Cpm2=4175Дж/(кгК)
2.2.Тепловой поток
2.3.Расход холодного теплоносителя (воды)
2.4.Средний температурный напор (прямоток)
2.5.Определяющие температуры
2.6. Теплофизические свойства теплоносителей при определяющих температурах.
|
|
этанол |
вода |
|
tf,oC |
127,7 |
66 |
|
|
697,95 |
977,98 |
|
Cp, Дж/кг*К |
3744,8 |
4181,7 |
|
|
0.1483 |
0.6635 |
|
|
0.00021902 |
0.0004351 |
|
|
0.0020964 |
0.0005473 |
2.7. Площади поперечного сечения каналов
Внутри
труб:
В
межтрубном пространстве:
2.8. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства
2.9. Скорости движения теплоносителей
2.10.Числа Рейнольдса
Режим
турбулентный
Режим
турбулентный Re
>10000
2.11 Число Реллея для этанола
Задаемся
температурой стенки в
первом приближении
Определяющая
температура :
Физические
константы этанола при
Таблица 2.2
|
|
Этанол |
|
|
130 |
|
|
694,65 |
|
|
3785 |
|
|
0,14415 |
|
|
0,0002127 |
|
|
0,002155 |
2.12 Числа Нуссельта
В
первом приближении принимаем
(при
Физические
константы теплоносителей при
Таблица 2.3
|
|
Этанол |
вода |
|
|
100 |
100 |
|
|
3300 |
4220 |
|
|
0,131 |
0,683 |
|
|
0,000321 |
0,000259 |
Число
Прандтля : Pr
Pr
Pr
Pr
2.13 Коэффициенты теплоотдачи
2.14 Линейный коэффициент теплопередачи
2.15 Длина каналов
2.16 Площадь поверхности теплообменника
3. Расчет изменения температур теплоносителей при движении вдоль поверхности теплообмена
Расчет и построение графика изменения температур теплоносителей при движении вдоль поверхности теплообмена t (f):
Таблица 3.1
-
Fn/F
dt1/(Fn)
t1 (Fn)
oC
dt2/(Fn)
t2 (Fn)
oC
0
0
160,000
0
20,000
0.5
7.344
152,656
7.344
27,344
1
14.578
145,422
14.578
34,578
1.5
21.593
138,407
21.593
41,593
2
28.283
131,717
28.283
48,283
2.5
34.547
125,453
34.547
54,547
3
40.292
119,708
40.292
60,292
3.5
45.431
114,569
45.431
65,431
4.0
49.887
110,113
49.887
69,887
4.5
53.592
106,408
53.592
73,592
5
60
100,.00
60
80
Рис 3.1
-
Гидравлический расчет теплообменника.
-
Коэффициенты гидравлического трения
-
4.2 Перепад давления в каналах
4.3 Мощности на прокачивание теплоносителей по каналам.
5. Коэффициент поверхности теплообмена
E=Q/N=5487
6. Число элементов теплообменного аппарата.
nэ>L/1=2,475
nэ=2