2.3 Определение коэффициентов теплоотдачи
Схема расположения труб в трубной решетке представлена на рисунке 3.
Теплоотдача при кипении жидкостей
... зависимость коэффициента теплоотдачи и удельной тепловой нагрузки от температурногою5 напора при кипении жидкости Δt= ... газах, жидкостях, за счет перемещения макрочастиц, имеющих различные термодинамические потенциалы. С ростом скорости движе Nu= -критерий Нуссельта, выражает отношение общей интенсивности переноса тепла при конвективном теплообмене ... и воду. По сравнению с воздухом вода отличается ...
Рисунок 3 — Схема расположения труб в трубной решетке
2.4 Определение коэффициента теплопередачи
Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:
При вычислении необходимо соблюдать следующие правила:
- если ?г>?в то dср=dнар,
если ?г=?в то dср=(dвн+dнар)/2,
если ?г<?в то dср=dвн.
При малой толщине стенки трубки можно воспользоваться соотношением для плоской стенки.
Выбираем материал трубок — сталь (ст = 45 Вт/мК)
Если при этом dнар /dвн < 1,5, то погрешность расчета не превышает 3%. Коэффициент Rзаг, учитывающий загрязнение стенок в ходе эксплуатации теплообменника, снижает обычно коэффициент теплопередачи на 20 — 30%.
Таким образом, можно воспользоваться еще более простым соотношением: рекуперативный теплообменник гидравлический насос
2.5 Определение площади поверхности охлаждения
Определение площади поверхности охлаждения производим по основному выражению для теплопередачи
Откуда
Зная площадь, нетрудно определить длину труб
Остальные размеры теплообменника (рис. 4) определяются с учетом правильного устройства подводящих каналов для прохода воды. Скорости теплоносителя в подводящем коллекторе и штуцере должны быть примерно равны.
Рисунок 4 — Основные размеры подводящих устройств теплообменника.
В этом случае их подводящие сечения связаны между собой равенством
т.е. .
Здесь ;
площадь сечения
Округлив значение (в сторону увеличения), определяем размеры подводящих каналов:
ширина кольцевого коллектора
высота кольцевого коллектора
высота круглого подхода к трубкам
диаметр наружного кожуха кольцевого канала (коллектора)
3. Гидравлический расчет теплообменника
3.1 Гидравлические потери водного потока и требуемая мощность насоса
Выбираем теплообменник в соответствии с ГОСТ 15122-79
Режим потока водного потока турбулентный, следовательно, коэффициент:
Тогда потери обусловленные сопротивлением трения.
Найдем общую длину, которую проходит вода по теплообменнику:
Тогда:
Потери из-за трения в штуцере, штуцер имеет длину в 0,24 метра:
местные потери давления:
где
Затраты обусловленные ускорением воды по каналу (штуцеру) и преодоление самотяги:
Вытекая из штуцера жидкость, терпит внезапное расширение, рассчитаем потери: учтем для упрощения расчетов, что по штуцеру равномерное распределение скоростей, в противном случае надо обязательно знать закон этого распределения. Течение турбулентное.
Расчет коэффициента местного сопротивления удару:
;
- площадь узкого сечения;
- площадь широкого сечения;
- Площадь широкого сечения в данном случае гораздо больше площади сечения штуцера, в этом следствии примем отношение площадей примерно равным 0. Тогда значение коэффициента местного сопротивления удару примем 0,98.
Рассчитаем значение коэффициента при вихреобразовании
где — гидравлический диаметр широкого сечения;
- длина вихря образовывающегося за изменением геометрии;
- связи с тем, что скорость жидкости сравнительно не высока.
Суммарный коэффициент равен:
тогда гидравлическая потеря:
Гидравлическая потеря на внезапное сужение:
Площадь широкого сечения в данном случае гораздо больше площади сечения штуцера, в этом следствии примем отношение площадей примерно равным 0. Найдем коэффициент местного сопротивления при турбулентном потоке:
где — длина прямолинейного участка после сужения, примем такую же длину что и штуцер 0,24м
=0,2 м диаметр узкого сечения, примем его диаметр, как и у штуцера.
Суммарный коэффициент:
тогда:
Суммарные потери:
Необходимая мощность водяного насоса:
кВт
Рекомендуемый насос:
|
Технические характеристики |
||
|
Расход, м3/ч |
54 |
|
|
Давление, м.в.ст. |
51,3 |
|
|
Мощность, кВт |
15 |
|
|
Обороты в минуту |
2900 |
|
|
Напряжение 380 В |
Да |
|
|
Входной патрубок, мм |
65 |
|
|
Выходной патрубок, мм |
50 |
|
|
ДхШхВ, см |
75х26х42 |
|
|
Вес, кг |
151 |
|
|
Технические характеристики |
||
|
Расход, м3/ч |
200 |
|
|
Избыточное давление, мбар |
400 |
|
|
Мощность, кВт |
4 |
|
|
Входной патрубок, мм |
50 |
|
|
Выходной патрубок, мм |
50 |
|
|
Уровень шума на входе, дБ |
73 |
|
|
ДхШхВ, см |
53х43х43 |
|
|
Вес, кг |
54 |
|
В данной курсовой работе был произведен тепловой и гидравлический расчет противоточного рекуперативного теплообменника для газотурбинной наземной установки замкнутого цикла. В результате расчёта параметры холодильника следующие: температура воды на входе 150 после отбора тепла от воздушного потока температура жидкости становится 470 . Температура воздуха на входе 2500 после отдачи тепла воздух имеет температуру 520. При этом скорость воздуха 10,763 м/с, а скорость жидкости достигает 0,775м/с.
Геометрические параметры теплообменника следующее: диаметр кожуха 292,5мм, диаметр коллектора 417,5мм, количество трубок 127, диаметр трубок мм, при толщине стенки в 1 мм. Длина теплообменника 6,37м, диаметр входных труб 150 мм, расширение /сужение на входе/выходе из теплообменника имеет значение 450, длина штуцера 0,23м, диаметр штуцера 250мм,длина выходной трубы 0,23м, диаметр 250 мм. Количество трубок 22 штук.
Полный перепад давления, необходимый при движении жидкости через теплообменник составил Па и газа через теплообменник составил Па; мощность, затрачиваемая на перемещение теплоносителя через межтрубное пространство для воды 12,62 кВт и для газа 19,24 кВт.
Список использованных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/zamknutyiy-tsikl-ohlajdeniya/
1. Толстоногов А.П. Расчет теплообменника газотурбинного двигателя замкнутого цикла: методическое указание/ составитель А.П. Толстоногов. — Куйбышев: КуАИ, 1984. — 16 с.
2. Петунин Б.В. Теплоэнергетика ядерных установок. — М. — Л.: Атомиздат, 1960.
3. Берман С.С. Теплообменные аппараты и конденсационные устройства турбоустановок. — М.: Машгиз, 1959.
4. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М.: Госэнергоиздат, 1962.
…
