Расчет теплообменника. Мозжухин А.Б - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рассмотрим одиночный одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со стальными трубами 25 × 2 мм.
Раствор (1) направляем в трубное пространство, так как он дает больше загрязнений, а воду (2) – в меж-
трубное пространство.
Характерный линейный размер для трубного пространства – внутренний диаметр трубы, а для межтрубного простран-
ства – наружный.
1. Расчет коэффициента теплоотдачи для трубного пространства (раствор).
Для обеспечения турбулентного течения раствора в трубном пространстве (Re > 10 000) необходима скорость
279,0
1125021,0
1066,000010
Re
3
1вн
11
1
=
⋅
⋅⋅
=
ρ
µ
=
′
−
d
w
м/с.
Число труб, обеспечивающих расход раствора при Re = 10 000
127
279,0021,0785,0
0123,0
785,0
2
1
2
вн
1
=
⋅⋅
=
′
=
wd
V
n .
По [1, табл. 4.12] по F
ор
и n выбираем для расчета одиночный одноходовой кожухотрубчатый теплообмен-
ник с 465 трубами. Площадь варьируется от 73 до 329 м
2
в соответствии с длиной труб от 2 до 9 м.
Итак, рассчитываем 465-трубный теплообменник с внутренним диаметром кожуха D
кож.вн.
= 800 мм.
Пересчитываем скорость и критерий Рейнольдса для трубного пространства:
0764,0
465021,0785,0
0123,0
785,0
22
вн
1
1
=
⋅⋅
==
nd
V
w м/с;
2735
1066,0
1125021,00764,0
Re
3
1
1вн1
1
=
⋅
⋅⋅
=
µ
ρ
=
−
dw
.
Режим переходный (2300 < Re < 10 000), и расчетная формула для критерия Нуссельта (при переходном
режиме теплоносителя, для трубного пространства) будет иметь вид: Nu
1
= 0,008 ⋅ Re
1
0,9
⋅ Pr
1
0,43
(Pr
1
/ Pr
ст1
)
0,25
.
Находим Pr
1
и Pr
ст1
:
24,4
535,0
1066,03435
Pr
3
1
11
1
=
⋅⋅
=
λ
µ
=
−
c
.
где λ
1
= 0,46 ⋅ 1,163 = 0,535 Вт/(м ⋅ K) [1, рис. X];
λ
2
= 0,51 ⋅ 1,163 = 0,593 Вт/(м ⋅ K) [1, рис. X].
Коэффициенты теплопроводности определялись при средних температурах теплоносителей (
1
t = 70 °C и
2
t = 21,5 °C).
Принимаем температуру стенки со стороны горячего и холодного теплоносителей:
t
cт1
=
1
t – ∆t
ср
/ 2 = 70 – 48,5 / 2 = 45,8 °C = t
cт2
.
При этой температуре определим теплофизические характеристики:
c
cт1
= 0,81 ⋅ 4190 = 3394 Дж/(кг ⋅ К);
µ
cт1
= 0,93 ⋅ 10
–3
Па ⋅ с;
λ
cт1
= 0,425 ⋅ 1,163 = 0,494 Вт/(м ⋅ K);
39,6
494,0
1093,03394
Pr
3
ст1
ст1ст1
ст1
=
⋅⋅
=
λ
µ
=
−
с
.
Найдем отношение Pr / Pr
ст
:
Pr
1
/ Pr
ст1
= 4,24 / 6,39 = 0,664.
Критерий Нуссельта для раствора
Nu
1
= 0,008 ⋅ 2735
0,9
⋅ 4,24
0,43
(4,24 / 6,39)
0,25
= 16,66.
1
вн1
1
Nu
λ
α
=
d
⇒
коэффициент теплоотдачи для раствора в первом приближении
424
021,0
535,066,16Nu
вн
11
1
=
⋅
=
λ
=α
′
d
Вт/(м
2
⋅ К).
2. Расчет коэффициента теплоотдачи для межтрубного пространства (вода).
Площадь поперечного сечения межтрубного пространства

Страницы