Московский Государственный Университет Инженерной Экологии

Кафедра термодинамики и теплопередачи

Курсовая работа.

Расчет теплообменного аппарата.

Вариант 17

Преподаватель: Бражников С.М.

Студент: Савченко А.Н.

Группы: М-38

Москва 2000

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 теплоносителей 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 канале, образованном поверхностями труб и кожухом с внутренним диаметром D. Длина теплообменного аппарата l равна 2 м.

1.Исходные данные.

1.1.Горячий теплоноситель – ацетон.

1.2.Температуры теплоносителей: t₁’ =160 ^оС; t₁”=100 ^оС

t₂’ =20^оС; t₂’’=80 ^оС

1.3.Расход горячего теплоносителя: М₁=1,5 кг/с

1.4.Схема движения теплоносителей – прямоточная.

1.5.Параметры теплообменного аппарата:

D=0.06м; 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:

ацетон C_pm1=2650Дж/(кгК)

вода C_pm2=4175Дж/(кгК)

2.2.Тепловой поток

2.3.Расход холодного теплоносителя (воды)

2.4.Средний температурный напор (противоток)

2.5.Определяющие температуры

2.6. Теплофизические свойства теплоносителей при определяющих температурах.

	ацетон	вода
tf,oC	111.668	50
	669	987.7
Cp, Дж/кг*К	2590	4175
	0,1165	0.647
	0,000153	0.00056135
	0,00234	0.000449

2.7. Площади поперечного сечения каналов

Внутри труб:

В межтрубном пространстве:

2.8. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства

2.9. Скорости движения теплоносителей

м/c

м/c

2.10.Числа Рейнольдса

режим течения турбулентный

2.11. Число Реллея для ацетона

Задаемся температурой стенки в первом приближении

Определяющая температура :

Физические константы ацетона при

	Ацетон
	125
	655
	2830
	0,104
	0,000119
	0,00304

2.12 Числа Нуссельта

В первом приближении принимаем (при

Физические константы теплоносителей при

	бензол	вода
	90	90
	2475	4207
	0,125	0,6785
	0,0001765	0,00031881

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):

Fn/F	dt1/(Fn)	t1 (Fn) oC	dt2/(Fn)	t2 (Fn) oC
0	0	160,00	0	20
0.1	12.759	147,24	-12.759	32,759
0.2	22.602	137,40	-22.602	42,602
0.3	30.196	129,80	-30.196	50,196
0.4	36.054	123,95	-36.054	56,054
0.5	40.573	119,43	-40.573	60,573
0.6	44.06	115,94	-44.06	64,06
0.7	46.75	113,25	-46.75	66,75
0.8	48.825	111,18	-48.825	68,825
0.9	50.426	109,57	-50.426	70,26
1.0	51.661	108,34	-51.661	71,661

4. Гидравлический расчет теплообменника.

   1. Коэффициенты гидравлического трения

4.2Перепад давления в каналах

4.3.Мощности на прокачивание теплоносителей по каналам.

4.4.Суммарная мощность на прокачивание теплоносителей по каналам

5.Коэффициент поверхности теплообмена

E=Q/N=4.887

6.Число элементов теплообменного аппарата.

n_э>L/1=51,5

выбираем n_э=52 шт