Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Размещено на

Федеральное агентство по образованию


Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ВолгГТУ)


Кафедра ПАХП


Курсовая работа

на тему:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Выполнил: студент

группы ХТ-341

Ошкин Михаил Иванович


Волгоград 2008г.

Содержание


Аннотация

Введение

Общая часть

1. Определение расхода теплоты и расхода воды

2. Приблизительная оценка

Расчет и подбор теплообменных аппаратов

Вариант №1: D = 273мм, n = 37, z =1 и F = 9

Вариант №2: D = 325мм, n = 56, z =2 и F = 13

Расчет нагрузочной характеристики

Заключение

Приложение №1

Приложение №2

Список используемой литературы


Аннотация


В данной семестровой работе рассматривается процесс передачи энергии в форме тепла и на основе расчетных данных осуществляется подбор теплообменного аппарата.

В данном случае рассматривается процесс охлаждения жидкости с заданным расходом.

Исходными материалами являются ацетон и скважинная вода. Вода является охладителем с начальной температурой равной Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата. Для исключения накипи в межтрубном пространстве конечная температура воды не превышает Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата, т.е. принята Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата.

Жидкости подаются в теплообменный аппарат противоточно, при условии, что осуществляется развитое турбулентное течение. Кожух теплообменного аппарата выполнен из материала – сталь, с толщиной 2мм, без учета расчета на прочность. Подбор теплообменного аппарата осуществляется при условии, что поверхность теплообмена не будет превышать 10%. Исходным материалом для расчета поверхности теплообменного аппарата является учебник: К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии».

Введение

теплообменный аппарат ацетон

В зависимости от способа передачи тепла различают две основные группы теплообменников:

1) поверхностные теплообменники, в которых перенос тепла между обменивающимися теплом средами происходит через разделяющую их поверхность теплообмена – глухую стенку;

2) теплообменники смешения, в которых тепло передается от одной среды к другой при их непосредственном соприкосновении.

Теплообменники и холодильники могут устанавливаться горизонтально и вертикально, быть одно-, двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Трубы, кожух и другие элементы конструкции могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, а трубы холодильников – также и из латуни. Распределительные камеры и крышки холодильников выполняют из углеродистой стали.

Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счет теплоты конденсации пара. Они могут быть с неподвижной трубчатой решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, также вертикальные и горизонтальные. От холодильников они отличаются большим диаметром штуцера для подвода пара в межтрубное пространство.

В кожухотрубчатых испарителях в трубном пространстве кипит жидкость, а в межтрубном пространстве может быть жидкий, газообразный, парообразный, парогазовый или парожидкостной теплоноситель. Эти теплообменники могут быть только вертикальные, с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе.

В работе используется кожухотрубчатый теплообменник. Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей. Этот теплообменник относится к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников. В теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред движется внутри труб, а другая – в межтрубном пространстве. Среды обычно направляются противоположно друг другу. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло, - в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться данная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении.

Конструкции теплообменников должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.

Конденсация ацетона водой

Примем следующие индексы:

«1» - для ацетона

«2» - для воды

Общая часть


1. Определим расход теплоты и расход воды на охлаждение ацетона


Примем температуру ацетона на входе в теплообменник равной tн1 = 56 0С. Конечная температура ацетона, по условию задания, равной 36 0С. Вода подается в теплообменник с начальной температурой tн2 = 17 0С. Конечная температура равна tн2 = 27 0С.

- средняя температура воды:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Данным условиям соответствуют следующие физико-химические показатели воды:

С2 = 4231,9 Дж/(кг К) – теплоемкость этилацетата (стр. 562, рис. XI, [1]);

λ2 = 0,593 Вт/(м К) – коэф. теплопроводимости (стр. 561, рис. X, [1]);

ρ2 = 998 кг/м3 – плотность этилацетата (стр. 512, т. IV, [1]);

μ2 = 1 10-3 Па с – коэф. динамической вязкости (стр. 516, т. IX, [1]).

- среднюю логарифмическую разность температур:


56→36

27←17

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата290С Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата190С


Т.к. Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата, используется формула:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Расчет Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата- температурного коэффициента:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


где Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата при Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата, Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата, Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата тогда Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата,

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

тогдаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

- среднюю температуру исходного вещества:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Данным условиям соответствуют следующие физико-химические показатели ацетона:

с1 = 2304,5 Дж/(кг К) – теплоемкость этилацетата (стр. 562, рис. XI, [1]);

λ1 = 0,163 Вт/(м К) – коэф. теплопроводимости (стр. 561, рис. X, [1]);

ρ1 = 762,5 кг/м3 – плотность этилацетата (стр. 512, т. IV, [1]);

μ1 = 0,257 10-3 Па с – коэф. динамической вязкости (стр. 516, т. IX, [1]).

Определим расход исходного вещества Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


С учетом потерь теплоты в размере 5% , тепловая нагрузка составитРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Расход воды составитРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Объемные расходы исходного вещества и водыРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата0,00546Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата 0,00477Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

2. Наметим варианты теплообменных аппаратов


Для этого определим ориентировочное значение площади поверхности теплообмена, принимая Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата (стр. 47, т. 2.1, [2])Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Для более интенсивного теплообмена необходим аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Направим в трубное пространство воду, а в межтрубное пространство – ацетон. Также для наиболее эффективного теплообмена необходимо, чтобы трубы в аппарате располагались в шахматном порядке.

В теплообменниках с диаметром труб Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата по ГОСТу 15120-79 скорость течения исходного вещества при Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата должна быть болееРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата0,525Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


При этом число труб в аппарате обеспечивающих объемный расход исходного вещества при турбулентном режиме течения:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата31,1=31 шт.


Расчет и подбор теплообменных аппаратов

Вариант №1:


D = 273 мм, n =37 , z =1 и F=9 м2 :


Определим расчетное значение площади поверхности теплообмена и рассчитаем запас поверхности теплообмена у теплообменного аппарата данного типа.

Размер стрелки сегмента:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратамм


Расстояние между перегородками:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратамм


Где Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Определим скорость и критерий Рейнольдса для исходного веществаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата36847


Для воды:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Определим коэффициенты теплоотдачи:

- для воды:

Теплоотдача течении в прямых трубах и каналах (Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата), критерий Нуссельта рассчитывается по формуле (см. стр. 152, (4.17), [1])


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

εl = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи отношения длины трубы к ее диаметру.

Откуда Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Рассчитаем критерий Прандтля:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Тогда по формуле:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата62,78


Принимаем значение Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата= 1.

Коэффициент теплоотдачиРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата1773


- для ацетона:

Рассчитаем критерий Прандтля:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата3,633

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


ПринявРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата.

Коэффициент теплоотдачиРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата1299Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Применительно к кожухотрубчатым теплообменникам с поперечными перегородками в формуле принимают коэффициент Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата, учитывая, что теплоноситель в межтрубном лишь часть пути движется поперек труб и при угле атаки меньшем 900.

Примем тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны воды равной Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата (табл. 2.2, [2]), коэффициент теплопроводимости стали равной Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата (табл. XXVIII, [1]), тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны исходного вещества равной Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата (табл. 2.2, [2]).

Тогда

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Коэффициент теплоотдачи рассчитаем по формуле:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Поверхностная плотность теплового потокаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппаратаРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Расчетная площадь поверхности теплообмена составитРасчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата14,5Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Запас поверхности составляет при этом:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Запас поверхности теплообмена данного аппарата не удовлетворяет условию. По аналогичной схеме рассчитаем другой вариант.


Вариант №2


D =325 мм, n =56 , z =2 и F = 13 :

Определим скорости и критерии Рейнольдса:

- для исходного вещества: Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


- для воды: Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Определим коэффициенты теплоотдачи:

- для ацетона:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

- для воды:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Коэффициент теплопередачи:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Поверхностная плотность теплового потока:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Расчетная площадь поверхности теплообмена:

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Запас поверхности составляет при этом:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Запас поверхности теплообмена данного аппарата удовлетворяет условию.


Расчет нагрузочной характеристики


Примем следующий интервал температур стенки со стороны горячего теплоносителя:


T1 = / 25 30 40 50 55/ 0С


Данным температурам соответствуют следующие физико-химические показатели исходного вещества:


с1.1 =2220,7 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =25 0C;

с1.2 = 2258,41 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =30 0C;

с1.3 = 2283,55 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =40 0C;

с1.4 =2308,69 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст = 50 0C;

с1.5 =2342,21 Дж/(кг К) – теплоемкость при tст =55 0C;


λ1.1 =0,169 Вт/(м К) ρ1.1 = 785,3 кг/м3

λ1.2 =0,167 Вт/(м К) ρ1.2 = 779,5 кг/м3

λ1.3 = 0,165 Вт/(м К) ρ1.3 =768 кг/м3

λ1.4 =0,163 Вт/(м К) ρ1.4 = 757 кг/м3

λ1.5 =0,162 Вт/(м К) ρ1.5 = 751,5 кг/м3


μ1.1 = 0,3075 10-3 Па с

μ1.2 =0,293 10-3 Па с

μ1.3 = 0,268-3 Па с

μ1.4 = 0,246 10-3 Па с

μ1.5 = 0,476 10-3 Па с


Скорость исходного вещества равна:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата


Критерии Рейнольдса и Прандтля:


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата24209,73

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата26077,6

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата28002,85

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата14366,9


Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата

Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата3,96

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: