Расчет рекуперативного теплообменника

Министерство образования и науки Украины

ХНАГХ

Кафедра: «Эксплуатации газовых и тепловых систем»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ТЕМА: «Расчет рекуперативного теплообменника»

Выполнил: студент гр. ТВ2003-4

Шепотько А.Н.

Проверил: Ромашко А.В.

Харьков 2005

ЗАДАНИЕ

Произвести конструкторский расчет рекуперативного теплообменника и выбрать типоразмер стандартной модели биметаллического воздухонагревателя типа КсК при следующих исходных данных:

Греющая среда – горячая вода;

Начальная температура – t'
1
= 100;

Конечная температура – t1
'' = 56;

Нагреваемая среда – воздух;

Начальная температура – t2
' = -12;

Конечная температура – t2
'' = 21;

Расход – L=7000 м3
/час.

РЕШЕНИЕ

Расчетная схема:

1)

Вода: ρ1
=973 кг/м3

С1
=4,193кДж/кг

Воздух: ρ2
=1,27 кг/м3

С2
= 1,005 кДж/кг

2) Определяем массовый расход нагреваемого воздуха:

3) Определяем теплопроизводительность воздухоподогревателя:

4) Из уравнения теплового баланса определяем расход греющего теплоносителя:

5) Определяем водяные эквиваленты теплоносителей:

6) Определяем среднелогарефмический температурный напор.

7) Определяем определяющие температуры теплоносителя и находим соответствующие им значения теплофизических характеристик.

Для теплоносителя с большим водяным эквивалентом определяющая температура берется как среднее арифметическое. При W2
>W1

При t2
опр.
λ2
=2,48*10-2
Вт/м0
С, ν2
=13,72*10-6
м2
/с, Рr2ж
=0,706.

Для теплоносителя с меньшим водяным эквивалентом W1
<W2
.

При t1
опр.
λ1
=0,664 Вт/м

0
С, ν1
=0,339×10-6
м2
/с, Рr1ж
=2,47

Определяем температуру стенки как среднюю определяющую температур теплоносителей.

Определяем Рr1ст.
=6,38 Рr2ст.
=0,700

8) Выбираем типоразмеры воздухонагревателя. Рекомендуемая массовая скорость движения воздуха в живом сечении воздухонагревателя составляет 6-8 кг/см2
.

Определяем требуемое фронтальное сечение.

Принимаем ближайшую модель КСк3-10 в меньшую сторону.

Fфр
=0,189*2=0,378

Fтоб
=18,41*2=36,82

f=0,00085

9) Определяем коэффициент теплоотдачи внутри теплообменных трубок d=0,018 м.

10) Определяем коэффициент теплоотдачи для наружной поверхности теплообменных трубок (от стены к воздуху).

Определяем коэффициент теплоотдачи третьего ряда шахматного трубного пучка при обтекании воздуха.

11)Определить коэффициент теплопередачи теплообменных трубок воздухонагревателя.

d1
=0,018 м;

d2
=0,021 м;

d3
=0,025 м;

λст.
=45Вт/м 0
С;

λ1А
=210 Вт/м 0
С.

Коэффициент оребрения на 1 погонный метр составляет F=1,058м2
/пм.

12) Определить требуемую поверхность теплообмена:

13) Проверочный теплорасчет принятого теплообменника по теплопроизводительности.

Qповер.
≥Q 93,836>81,91

Определяем конечные температуры теплоносителя.

В принципе, наша основная задача определить оптимальные условия работы теплообменника, которые удоволетворяли задание. Поскольку по данным своего расчета я не смог четко подобрать теплообменник, меняю эквивалентную скорость теплоносителя, преобразовав формулы пункта 13

;

W
1
=
81,91
*
51,232
*
41,864
*
2,48
/(2*
51,232
*
41,864
*
2,48
(100-
56
)-2000*
81,91
*
2,48
-
81,91
*
51,232
*
41,864
=
1,23