ЗАДАНИЕ. В одноходовом кожухотрубном теплообменном аппарате горячий теплоноситель движется в межтрубном пространстве и охлаждается от температуры

В одноходовом кожухотрубном теплообменном аппарате горячий теплоноситель движется в межтрубном пространстве и охлаждается от температуры , ˚С до , ˚С.

Внутренний диаметр кожуха аппарата D =, м. Холодный теплоноситель движется внутри металлических трубок. Холодный теплоноситель нагревается от , ˚С до , ˚С.

Число трубок в теплообменнике n =. Трубки теплообменника с внутренней стороны покрыты отложениями (накипью) толщиной δ_нак =, м. Тепловая мощность, вносимая в ТОА, Q_вн =, кВт. Потери теплоты в окружающую среду составляют (1 – η)·100, %.

Определить поверхность нагрева F и число секций N теплообменника. Длина секции l_c = 5 м.

Расчет провести для прямоточного и противоточного направлений движения теплоносителей, а также при наличии накипи на трубах и при её отсутствии.

Известно также:

холодный теплоноситель – ……………………;

горячий теплоноситель – ……………………;

λ_с = ………………… кВт/(м·К);

λ_нак = ………………. кВт/(м·К).

Теплофизические свойства теплоносителей принять:

для воды – по табл. 1 приложения 2.1;

для насыщенного пара – по табл. 2 приложения 2.1;

для мазута и нефти – по приложению 2.2.

РГР должна содержать:

1) задание со всеми исходными данными с указанием номера варианта (таблица 2.1);

2) конструкторский тепловой расчет теплообменного аппарата (или его часть по указанию преподавателя);

3) распечатку результатов расчета ТОА на ПЭВМ;

4) сводную таблицу результатов расчета;

5) графическую часть (графики изменения температур теплоносителей в ТОА), эскиз секции с основными размерами, схему соединения секций в теплообменный аппарат;

6) выводы.

Таблица 2.1

Исходные данные курсовой работы

Наименование величины	Последняя цифра шифра
Тепловой поток, вносимый в аппарат горячим теплоносителем Qвн., кВт
Внутренний диаметр кожуха D·103, м
Внутренний диаметр трубок dв·103, м
Коэффициент теплопроводности материала трубок λс·103, *) кВт/(м·К)
Холодный теплоноситель:	вода	нефть	мазут
Температура на входе , ˚С.
Температура на выходе , ˚С.
Наружный диаметр трубок dн·103, м
Число трубок n, шт.
Толщина слоя накипи δнак·103, м.	0,2	0,4	0,6	0,2	0,4	0,6	0,8	0,2	0,4	0,6
Коэффициент теплопроводности накипи λнак·103, кВт/(м·К)	0,2	0,5	0,8	0,7	0,9	1,1	1,3	0,3	0,8	1,8
Горячий теплоноситель:	мазут	вода	сухой насыщенный пар **)
Температура на входе , ˚С.
Температура на выходе , ˚С.
Коэффициент использования теплоты η	0,98	0,96	0,94	0,98	0,97	0,95	0,99	0,97	0,96	0,95
Ориентация трубного пучка в пространстве	Горизонтальная	Вертикаль-ная
Примечание: *) Пример. Найти λс для варианта №2. Из таблицы имеем λс·103=110. Отсюда λс= 110/103=110·10-3. **) Если горячим теплоносителем является сухой насыщенный пар, то в процессе его конденсации температура остается постоянной, т.е. , а из теплообменника выходят вода при температуре кипения (охлаждение конденсата отсутствует).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что называется теплообменным аппаратом (ТОА)?

2. На какие группы делятся ТОА?

3. По каким схемам осуществляется движение теплоносителей в ТОА?

4. Основное уравнение теплопередачи и теплового баланса.

5. Что называется условным эквивалентом?

6. Как изменяются температуры теплоносителей в зависимости от условных эквивалентов в аппаратах?

7. Графики изменения температур теплоносителей в аппаратах с прямотоком и противотоком.

8. Простые виды теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучение.

9. Что такое сложный теплообмен (конвективный теплообмен – теплоотдача, теплопередача)?

10. Методика конструктивного расчета.

11. Принцип расчета коэффициента теплоотдачи.

12. По какой формуле рассчитывается коэффициент теплопередачи К?

13. Преимущества и недостатки прямотока и противотока.

14. Как находится величина среднего температурного напора теплоносителя для аппарата с прямотоком и противотоком?

15. Возможно ли условие равенства температур , при прямотоке, то же при противотоке?

16. Теплоотдача при конденсации.

17. Теплоотдачи при свободном движении теплоносителя.

18. Теплоотдача при излучении.

19. Записать формулы для чисел подобия Nu, Re, Gr, Pr и объяснить их физический смысл.

20. Как влияет накипь на величину поверхности теплообмена F?

ЛИТЕРАТУРА

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1980. – 469 с.

2. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергия, 1975. – 488 с.

3. Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1964. – 459 с.

4. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.

5. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. – М.: Энергия, 1969. – 254 с.

6. Левин В.М., Шубин Е.П. Теплообменные аппараты систем теплоснабжения. – М.: Энергия, 1965. – 272 с.

7. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. – М.: Госэнергоиздат, 1959. – 244 с.

8. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник / Г.Г. Рабинович, П.М. Рябых, П.А. Хохряков и др. / Под ред. Е.Н. Судакова. – М.: Химия, 1979. – 568 с.

Приложение 2.1 Таблица 1 Физические свойства воды на линии насыщения	Число Прандтля Pr	13,50	9,45	7,03	5,45	4,36	3,59	3,03	2,58	2,23	1,97	1,75	1,60	1,47	1,35	1,26	1,17
Коэффициент объемного расширения β·104, 1/K	-0,63	0,70	1,82	3,21	3,87	4,49	5,11	5,70	6,32	6,95	7,52	8,08	8,64	9,19	9,72	10,30
Кинематическая вязкость ν·106, м2/с	1,789	1,306	1,006	0,805	0,659	0,556	0,478	0,415	0,365	0,326	0,295	0,272	0,252	0,233	0,217	0,203
Коэффициент теплопровод-ности λ·103, кДж/(м·К)	0,560	0,580	0,597	0,612	0,627	0,640	0,650	0,662	0,669	0,676	0,684	0,685	0,686	0,686	0,685	0,684
Теплоем-кость Сp, кДж/(кг·К)	4,212	4,191	4,183	4,174	4,174	4,174	4,179	4,187	4,195	4,208	4,220	4,233	4,250	4,266	4,287	4,313
Плотность ρ, кг/м3
Давление P·10-5, Па	1,013	1,013	1,013	1,013	1,013	1,013	1,013	1,013	1,013	1,013	1,013	1,430	1,980	2,700	3,610	4,760
Температура t, ˚С

Продолжение приложения 2.1

Таблица 2