площадь поверхности теплообмена аппарата это

Видео:Современные теплообменные аппаратыСкачать

Поверхность теплообмена

Исходя из уравнения теплопередачи для непереходных процессов: Q = KFtcp (Вт), можно сделать вывод, что чем больше площадь теплообмена, тем больше теплоты может передать то или иное устройство. И это правильно проектируя тот или иной теплообменный аппарат мы стремимся сделать площадь наибольшей оптимально конечно.

Поэтому для получения заданных характеристик инженеры в проектировании охладительных установок, радиаторов отопления, теплообменников, испарителей, тепловых аппаратов, маслоохладителей наряду с термическим сопротивлением загрязнениям, коэффициентами теплопроводности, вычисляют и площадь поверхности теплообмена по формуле:

Количество теплоты можно вычислить по закономерности для плоской стенки:

Здесь α1 и α2 являются коэффициентами тепловой отдачи со стороны нагреваемого и подогревающего носителя тепла, λст – коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена трубка или пластина, δст – толщина стенки. Эти показатели можно найти в справочной литературе.

Помимо нужно учесть какая труба используется: гладкая, пвт или оребренная труба.

Видео:Л8 - Поверхности теплообмена.Скачать

Площадь теплообмена теплообменника

Теплообменники выпускаются регенеративного и рекуперативного типа. В последнем движущиеся среды разделены стенкой. Сегодня рекуперативными является большая часть теплообменников всевозможных конструкций. В другом виде холодные и горячие носители тепла контачат с одной и той же поверхностью теплообмена по череде. В них при контакте с горячим теплоносителем на стенке накапливается теплота, а при контакте с холодным теплоносителем она отдаётся.

Теплообмен – это процесс передачи тепла менее холодному теплоносителю. Именно на этом процесс сконструированы все теплообменники. Они нашли применение в химической, нефте-химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в газовой, атомной, холодильной, коммунальном хозяйстве и быту.

Конструкция теплообменника зависит от сферы использования. Есть аппараты, в которых наряду с теплообменом протекают процессы смешения, испарения, конденсации и т.д.

Самые распространенные виды рекуперативных теплообменников в промышленности:

При выборе того или иного типа теплообменника следует учитывать условия эксплуатации. Так коэффициент теплопередачи пластинчатых устройств больше в три раза, чем у кожухотрубных, помимо этого меньше и в 4 раза поверхность теплообмена. Но в сравнении с иноземными пластинчатыми теплообменниками, отечественные кожухотрубные аналоги имеют свои преимущества: высокая надежность при гидравлическом ударе, меньшая стоимость. Это обеспечивается особой технологией нанесения на внутреннюю поверхность труб выступов небольшой высоты.

На этом я заканчиваю, а вы можете ознакомиться с образцами нашей продукции.

Наша продукция

1. трубные пучки — как на фото выше.
2. газоохладитель огп 50 для турбогенератора ТВ 60-2

Кроме теплообменников наш завод изготавливает мотор редуктор 2мч и водяное охлаждение электродвигателя.

Материал рубрики

Прекрасного вам настроения, солнечных дней, заказов теплообменников на заводе МеталлЭкспортПром и Удачи!

Видео:Теплообменник для нагрева воды (площадь теплообмена 1,09 м2)Скачать

Расчет площади теплообменника

Главное условие стабильной, эффективной работы системы теплообмена — это подбор теплообменных агрегатов с учетом точного соответствия конкретным эксплуатационным и техническим требованиям. Ключевым фактором для такого подбора является расчет площади теплообменника.

Конечно, существуют определенные стандарты, с универсальными параметрами, по которым можно подобрать оборудование для своего объекта. Тем не менее, часто в этой сфере индивидуальный подход более чем оправдывает себя. Проведение измерений и расчетов по конкретным данным позволяет получить максимальную отдачу от системы теплообмена. Кроме того, подобные вычисления попросту необходимы, если речь идет о работе по техническому заданию со строго обозначенными параметрами.

Методика расчета теплообменника предполагает несколько этапов.

Видео:Расчет теплообменного аппаратаСкачать

Определение количества теплоты

Уравнение передачи тепла, используемое для установившихся единиц времени и процессов выглядит следующим образом:

В данном уравнении:

• К — значение коэффициента теплопередачи (выражается в Вт/(м2/К));
• tср — средняя разность температурных показателей между разными теплоносителями (величина может даваться как в градусах по Цельсию (0С), так и в кельвинах (К));
• F — значение площади поверхности, для которой происходит теплообмен (значение дается в м2).

Уравнение позволяет описать процесс, в ходе которого происходит передача теплоты между теплоносителями (от горячего — к холодному). Уравнение учитывает:

• отдачу тепла от теплоносителя (горячего) к стенке;
• параметры теплопроводности стенки;
• отдачу тепла от стенки к теплоносителю (холодному).

Видео:Л15 - Теплообменные аппараты.Скачать

Определение коэффициента теплопередачи

Для предварительных расчетов теплообменного оборудования и разного рода проверок применяют ориентировочные значения коэффициентов, стандартизированные для определенных категорий:

• коэффициенты теплопередачи для процесса конденсации паров воды — от 4000 до 15000 Вт/(м2К);
• коэффициенты теплопередачи для воды, движущейся по трубам — от 1200 до 5800 Вт/(м2К);
• коэффициенты теплопередачи от парообразного конденсата к воде — от 800 до 3500 Вт/(м2К).

Точный расчет коэффициента теплопередачи (К) производится по следующей формуле:

В данной формуле:

• α1 — коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя (выражается в Вт/(м2К));
• α2 — коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя (выражается в Вт/(м2К));
• δст — параметр толщины стенок трубы (выражается в метрах);
• λст — коэффициент теплопроводности материала, использованного для трубы (выражается в Вт/(м*К)).

Такая формула дает «идеальный» результат, обычно несоответствующий на 100% реальному положению дел. Поэтому в формулу добавляется еще один параметр — Rзаг.

Это показатель термического сопротивления различных загрязнений, формирующихся на нагревающихся поверхностях трубы (т.е. обычной накипи и др.)

Формула для показателя загрязнения выглядит так:

В данной формуле:

• δ1 — толщина слоя отложений на внутренней стороне трубы (в метрах);
• δ2 — толщина слоя отложений на внешней стороне трубы (в метрах);
• λ1 и λ2 — значения коэффициентов теплопроводности для соответствующих слоев загрязнений (выражаются в Вт/(м*К)).

Видео:Расчет теплообменного аппаратаСкачать

Методика расчета теплообменника (площади поверхности)

Итак, мы рассчитали такие параметры, как количество теплоты (Q) и коэффициент теплопередачи (K). Для окончательного вычисления дополнительно потребуется разность температур (tср) и коэффициент теплоотдачи.

Итоговая формула расчета теплообменника пластинчатого (площади теплопередающей поверхности) выглядит так:

В данной формуле:

• значения Q и K описаны выше;
• значение tср (средняя разность температур) получают по формуле (среднеарифметической либо среднелогарифмической);
• коэффициенты теплоотдачи получают двумя способами: либо с помощью эмпирических формул, либо через число Нуссельта (Nu) с использованием уравнений подобия.

Видео:Виды теплообменников (теплообменных аппаратов)Скачать

Курсовая работа: Определение поверхности теплообмена

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет

Кафедра технической теплофизики

Видео:Физические основы интенсификации теплообмена в аппаратахСкачать

Курсовая работа

по дисциплине “Тепломассообмен”

1. Термодинамический расчет

2. Определение теплофизических свойств теплоносителей

3. Предварительная компоновка теплообменной системы

4. Гидродинамический расчёт

5. Расчёт теплопередачи после оребрения

1. Термодинамический расчет

При проектировании теплообменного аппарата, целью расчёта которого является определение поверхности теплообмена, должны быть известны расход горячего и холодного теплоносителей, их температуры на входе и на выходе и теплоёмкости. Принято обозначать параметры горячего теплоносителя индексом-1 и холодного теплоносителя индексом-2.

1. Температура выхлопных газов t_г =440°C.

2. Расход выхлопных газов m₁ =90кг/с.

3. Параметры воды на входе в экономайзер:

-температура воды на входе в экономайзер t₂ ‘=105°C;

-давление воды на входе в экономайзер p₁ =2 бар.

4. Параметры выхлопных газов после пароперегревателя:

-температура выхлопных газов после пароперегревателя

5. Температура выхлопных газов на входе в экономайзер

Требования по сопротивлению:

Газодинамическое сопротивление не должно превышать ∆ p₁ ≤2кПа (2% от номинала).

Гидродинамические показатели не ограничены, но скорость воды в трубах не должна превышать 2-3 м/с.

Выхлопные газы газотурбинной установки содержат 75 % воздуха, поэтому их свойства можно считать по свойствам воздуха.

Газовая постоянная R=292.

t₂ »=208°C при p₂ =18 бар (из таблицы для воды и сухого насыщенного пара).

Рисунок 1- Принципиальная схема ПТУ

Рисунок 2- Схема процесса в T,s-координатах

Если теплота горячего теплоносителя полностью воспринимается холодным теплоносителем, то уравнение теплового баланса

, (2.1)

, (2.2)

где — тепловой поток.

Средняя теплоёмкость в интервале температур от 0 до t определяется следующим эмпирическим уравнением:

C_pm =1, 0235+. (2.3)

, (2.4)

где — коэффициент теплопередачи;

— площадь поверхности стенки;

— средний температурный напор.

Средний температурный напор:

, (2.5)

где ,

Тепловой поток от выхлопных газов:

(2.6)

где h_Г – энтальпия выхлопных газов.

Определяем тепловой поток:

,

Найдем расход воды с энергобаланса:

.

где энтальпия h_п =3360 определяется по h,S – диаграмме для водяного пара при p₂ =18 бар и t_п =450°C, =869,5 — по таблицам для воды при p₂ =18 бар.

,

10,78 кг/с.

Тепловой поток в экономайзере:

,

МВт.

Определяем температуру выхлопных газов на выходе из экономайзера:

,

,

,

174,11˚С.

Средний температурный напор

44,63˚С

Таблица 1.1. Результаты расчета.

наименование	обозначение	размерность	значение
тепловая мощность экономайзера	Qэ	МВт	4,86
характерная температура после пароперегревателя		˚С	228
характерная температура газа на выходе из экономайзера		174,11
характерная температура воды на входе в экономайзер		˚С	90
характерная температура воды на выходе из экономайзера		˚С	208
характерное давление на входе	p1	бар	1
характерное давление на выходе	p2	бар	18
большая разность температур		˚С	84,11
меньшая разность температур		˚С	20
средняя разность температур		˚С	44,63
массовый расход воздуха	m2	кг/с	10,78

Видео:Тепловое проектирование космических аппаратов. Александр Шаенко. Лекция 7 из 7Скачать

2 Определение теплофизических свойств теплоносителей

Плотность выхлопных газов на входе определяем из уравнения состояния газа

,

где R=292— газовая постоянная,

=1 бар- давление выхлопных газов на входе,

=228+273,15=501,15 К- температура выхлопных газов на входе в экономайзер.

.

Плотность выхлопных газов на выходе определяем из уравнения состояния газа

,

где R=292— газовая постоянная,

=0,98 бар- давление выхлопных газов на выходе,

=174,11+273,15=447,26 К — температура выхлопных газов на выходе из экономайзера.

.

Средняя плотность выхлопных газов

.

Средняя температура выхлопных газов

˚С.

Теплофизические свойства воздуха определяем по табличным данным из табл. 2, с. 284 [2] по ˚С:

Таблица 2.1. Теплофизические свойства воздуха.

			0,68	1,026

Теплофизические свойства воды определяем по табличным данным из табл. 3, с. 286 [2]:

при =90˚С плотность воды на входе ,

при =208˚С плотность воды на выходе .

Средняя плотность воды

.

Средняя температура воды

˚С.

Теплофизические свойства воды определяем по табличным данным из табл. 3, с. 284 [2] по ˚С:

Таблица 2.2. Теплофизические свойства воды.

			1,17	4,313

Таблица 2.3. Результаты расчета.

Видео:Расчет и выбор теплообменникаСкачать

3 Предварительная компоновка теплообменной системы

Целью эскизной компоновки теплообменника является определение предварительных размеров теплообменных аппаратов. Принимаем перекрестно-противоточную схему. Она предполагает следующее распределение температуры по площади теплообменника:

Рисунок 3.1Распределение температуры по площади теплообменника

Изменение средней температуры вычисляется по формуле

, (3.1)

где изменяется в интервале 0,95…1,0; — температурный напор (из 1 раздела).

Основное уравнение теплопередачи

, (3.2)

где — коэффициент теплопередачи;

— площадь поверхности стенки.

Отсюда можем определить площадь теплообмена:

, (3.3)

Коэффициент теплопередачи найдём, исходя из формулы:

(3.4)

Из таблицы 3.4 стр.6 [1] принимаем коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке , а коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху .

Диаметры труб выбираем из стандартного ряда, приведенного ниже:

241, 324, 325, 382,5, 222.

Наиболее выгодно применять трубы с диаметрами 324, 382,5, 222.

Для Ст20 коэффициент теплопроводности .

В первом приближении принимаем шахматное расположение пучков труб:

Рисунок 3.2 Шахматное расположение пучка труб

Отношение продольного шага к наружному диаметру обозначим через а , а отношение поперечного шага к наружному диаметру обозначим через в .

,. (3.5)

При этом а находится в интервале 1,5…2,5. .

Рисунок 3.3 Эскизная компоновка экономайзера

, (3.6)

где — число труб в одном ряде,

-среднерасходная скорость воды в трубах на входе.

Рекомендуется брать =0,1…0,25 м/с (таблица 3.1 [1]).

Отсюда . (3.7)

Среднерасходная скорость воды на выходе

. (3.8)

Общая площадь газопровода

, (3.9)

где L- длина, которая задаётся из интервала 4…6 м; B-ширина, равная 1,5…4 м.

Скорость газа в межтрубном пространстве

— на входе (3.10)

— на выходе (3.11)

, (3.12)

где -число рядов труб.

(3.13)

, .

(3.14)

Изменение средней температуры

принимаем =1, ˚С.

Тепловой поток . Отсюда площадь теплообмена .

.

Из таблицы 3.4 стр.6 [1] принимаем коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке , а коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху .

Диаметры труб выбираем 382,5.

Для Ст20 коэффициент теплопроводности .

.

4.3. ,.Принимаем а =2.

Принимаем .

Число труб в одном ряде

Число труб в двух рядах .

Среднерасходная скорость воды на выходе

Задаёмся длиной и шириной L =6м; B=4м.

Общая площадь газопровода

Скорость газа в межтрубном пространстве

Число рядов труб

Высота теплообменника

Таблица 3.1. Результаты расчётов.

наименование	обозначение	размерность	значение
Плотность выхлопных газов на входе
Плотность выхлопных газов на выходе
Теплоёмкость выхлопных газов
Коэффициент теплопроводности выхлопных газов
Кинематическая вязкость выхлопных газов
Динамическая вязкость выхлопных газов
Число Прандтля для выхлопных газов
Плотность воды на входе
Плотность воды на выходе
Теплоёмкость воды
Коэффициент теплопроводности воды
Кинематическая вязкость воды
Динамическая вязкость воды
Число Прандтля для воды		_

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Площадь теплообмена	F	м 2	1203,3
Среднерасходная скорость воды на входе		м/с	0,2
Число труб в одном ряду	z1	_	32
Среднерасходная скорость воды на выходе		м/с	0,23
Длина газохода	L	м	6
Ширина газохода	B	м	4
Число рядов труб	n1	—	60
Высота теплообменника	H	м	3,96
Cкорость газа в межтрубном пространстве на входе		м/с	7,89
Cкорость газа в межтрубном пространстве на выходе		м/с	7,19
Общая площадь газохода	f	м 2	16,70

4. Гидродинамический расчёт

Целью гидродинамического расчёта является определение потери давления горячего и холодного теплоносителя при прохождении через аппарат. Гидродинамическое сопротивление элементов теплообменного аппарата определяется условиями движения теплоносителей и особенностями конструкции аппарата.

Определим сопротивление по потоку выхлопного газа:

, (4.1)

где поперечные потери давления ,

местные потери давления

,

средняя скорость выхлопных газов

, (4.2)

согласно таблице П.1.6 стр.17 [1] значения коэффициентов:

Необходимо определить число Рейнольдса:

. (4.3)

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

, (4.4)

где -периметр смачивания.

Гидродинамическое сопротивление по холодному теплоносителю (по воде):

(4.5)

По числу Рейнольдса определяем режим течения.

Определяем сопротивление по потоку воды:

, (4.6)

Где -потери в трубах,

-потери местного сопротивления,

,

не должно превышать 2 кПа.

Средняя скорость выхлопных газов

Определим сопротивление по потоку выхлопного газа:

,

где поперечные потери давления

,

местные потери давления

,

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

,

где .

.

Число Рейнольдса для воды

.

Вывод: режим течения турбулентный.

Потери в трубах

,

где

при температуре стенки (по таблицам для воды).

Потери местного сопротивления

, где

,

Определяем сопротивление по потоку воды

.

не превышает 2 кПа.

Таблица 4.1 Результаты расчётов.

сопротивление по потоку воды

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Число Рейнольдса для выхлопных газов		—
Число Рейнольдса для воды		—
Сопротивление по потоку выхлопных газов		кПа	0,67
	кПа	1,09
Местные потери давления		кПа	0,061
Поперечные потери давления		кПа	0,61
Потери местного сопротивления		кПа	0,71
Потери в трубах		кПа	0,38

5 Расчёт теплопередачи после оребрения

Целью расчёта является завершение компоновки теплообменника, уточнение расчётов теплопередачи и гидродинамического сопротивления.

Коэффициент теплоотдачи по воздуху незначителен, поэтому необходимо делать оребрение для увеличения этого коэффициента.

Рис 5.1 Схема оребрения

Выбираем параметры ребра из заданных пределов:

Коэффициент теплоотдачи будет равен

, (5.1)

Где — коэффициент теплопроводности для Сталь 10.

-приведенный коэффициент теплоотдачи для воздуха, (5.2)

ε — степень оребрения

(5.3)

Е-степень эффективности рёбер, принимается равной 0,8,

Ψ-поправка на обтекание рёбер, примерно равна 1,

χ-коэффициент межтрубного пространства:

(5.4)

α₁ -коэффициент теплоотдачи от воздуха, определяется из критериального уравнения:

; (5.5)

α₂ — коэффициент теплоотдачи от воды, определяется из критериального уравнения:

. (5.6)

Число Нуссельта при турбулентном режиме течения в канале(стр.14 [1]):

=1 при

Рис. 5.2 Схема оребрения

Находим свободную площадь газохода с учётом оребрения:

(5.7)

Уточняем значение скорости выхлопных газов после установки рёбер:

(5.8)

Число Рейнольдса для выхлопных газов с учётом оребрения:

(5.9)

Число Нуссельта после оребрения:

, (5.10)

Значения берём из четвёртого раздела.

Уточняем значение степени эффективности рёбер:

, (5.11)

Где -эквивалентная высота для прямоугольных рёбер, коэффициент , Ψ=1-0,058()

Уточняем площадь теплообмена, число рядов труб и высоту теплообменника:

Необходимо учитывать эксплуатационное загрязнение теплообменного аппарата и делать запас по площади.

Затем пересчитываем число рядов труб и уточняем высоту теплообменника.

После установки рёбер изменится гидравлическое сопротивление по воздуху

не должно превышать 2 кПа.

Выбираем параметры ребра из заданных пределов:

Число Нуссельта при турбулентном режиме течения в канале(стр.14 [1]):

=1 при

Определяем коэффициент теплоотдачи от воды из критериального уравнения:

.

Коэффициент межтрубного пространства:

Находим свободную площадь газохода с учётом оребрения:

.

Уточняем значение скорости выхлопных газов после установки рёбер:

.

Число Рейнольдса для выхлопных газов с учётом оребрения:

Число Нуссельта после оребрения:

,

Коэффициент теплоотдачи от воздуха, определяется из критериального уравнения:

.

Приведенный коэффициент теплоотдачи для воздуха

Коэффициент теплоотдачи будет равен

,

-коэффициент теплопроводности для Сталь 10.

Эквивалентная высота для прямоугольных рёбер

Уточняем значение степени эффективности рёбер:

,

Ψ=1-0,058()=

Уточняем площадь теплообмена, число рядов труб и высоту теплообменника:

Необходимо учитывать эксплуатационное загрязнение теплообменного аппарата и делать запас по площади.

Затем пересчитываем число рядов труб и уточняем высоту теплообменника.

После установки рёбер изменится гидравлическое сопротивление по воздуху

не превышает 2 кПа.

Таблица 5.1 Результаты расчётов

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Шаг между рёбрами	s	мм	6
Высота ребра	h	мм	12
Толщина ребра		мм	2
Скорость выхлопных газов после оребрения		м/с	13,4
Число Рейнольдса	Re1	—	14042
Число Нуссельта для выхлопных газов	Nu1	—	80,2
Число Нуссельта для воды	Nu2	—	88,9
Степень эффективности рёбер	Е	—	1
Поправка на обтекание рёбер	ψ	—	0,99

1. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Тепломассообмен» для студентов энергетических специальностей, СумГУ, 2006.

2. Михеев М.А., Основы теплопередачи, Госэнергоиздат,1956.

3. Новиков И.И. и Воскресенский К.Д., Прикладная термодинамика, Госэнергоиздат, 1961.

4. Швец Т., Общая теплотехника, Издательство Киевского Университета, 1963.

5. Константінов С.М. Теплообмін: Підручник. – К.: ВПІ ВПК «Політехніка»: Інрес, 2005. – 304с.

📹 Видео

Теплообменник 10 м2 - поверхность теплообменаСкачать

С3 - Расчёт лучистого теплообмена.Скачать

Трубчатые теплообменники: характеристика, примеры внедрения трубчатых теплообменных аппаратов.Скачать

Вебинар на тему: "Общий обзор пластинчатых теплообменников производства ГК "Теплосила".Скачать

Unit 2. Heat Exchangers. Vocabulary | Раздел 2. Теплообменные аппараты. ЛексикаСкачать

Теплообменные процессы. Часть 1. Уровень: начальный.Скачать

Технология использования пластинчатых теплообменников непрямого теплообменаСкачать

Тепловое проектирование космических аппаратов. Александр Шаенко. Лекция 1 из 7Скачать

Витые трубки - ключ решения проблем энергосбережения!Скачать

Как посчитать теплообменник лучше любого проектировщикаСкачать