Двухтрубный теплообменник

 кг

3.Среднию разность температур  определяем  по формуле (3)

3.1Составляем схему движения теплоносителей

80            25

60             10

3.2Определяем большую  и меньшую разность температур

3.3Определяем отношение  и

  т.к. отношение  рассчитываем по формуле (4)

,    (4)

4.Стандартное значение труб  принимаем самостоятельно:

диаметр теплообменных труб 48×5

внуренний диаметр = 40мм

наружный диаметр = 48мм

толщина стенки = 4мм

диаметр труб кожуха 80×5

внутренний диаметр =70мм

наружный диаметр = 80мм

толщина стенки = 5 мм

                                         

 

Рисунок 2 – Сечение двухтрубного теплообменника

[9,c.61]

5. определяем коэффициент  теплопроводности материала из  которго будет изготовлен аппарат.  Для стали марки 08X18H12Б определяем =17,5Вт/м*град.

6.находим сечение затопленного пространства по формуле(5);

,  (5)

7.рассчитываем скорость 15%  раствора KCI по формуле (6);

    ,  (6)

8.Рассчитываем критерий  Рейнольдса по формуле(7);

   ,  (7)

Re=

9.Определяем критерий  Прандтля по формуле (8);

  ,(8)

10.Для  того чтобы  рассчитать критерий Нусельта, нужно определить режим течения 15% раствора KCI,т.к. 2300>Re<10000, то режим переходный ,находим критерий Нусельта по формуле(9);

Nu= ,  (9)

Подставляем:

11.Рассчитываем коэффициент теплоотдачи для горячего теплоносителя теплоносителя 15% раствора KCI, по формуле (10);

  ,  (10)

где – коэффициент теплоотдачи 15% раствора KCI, Вт/м*град

Подставляем в формулу (10):

Вт/м*град

12.Рассчитываем скорость  воды  во внутренней трубе по  формуле(11);

   ,  (11)

где - скорость  воды во внутренней трубе , м/с;

- расход воды, кг/с;

S- сечение наружной трубы, м;

- плотность воды, кг/.

13.Находим сечение заполненого  пространства по формуле (12);

,   (12)

где  D вн- внутренний диаметр,наружной трубы;

d нар- наружный диаметр, внутренней трубы;

м

Находим скорость по формуле(11):

14.Рассчитываем критерий  Рейнольдса по формуле(7):

Re=

Рассчитываем критерий Прандтля по формуле(8):

Pr=

15.Рассчитываем критерий  Нусельта по формуле (13):

Nu= ,  (13)

16.Рассчитываем коэффициент  теплоотдачи для холодного теплоносителя  по формуле(10):

5

17.Находим коэффициент  теплоотдачи по формуле (14);

  , (14)

где толщина стенки, м

- коэффициент  теплопроводности материала стенки,Вт/м*град

Вт/*град

18.Рассчитываем поверхность теплообменна по формуле(15)

   , (15)

Подставляем :

 

Определяем стандартную  поверхность теплообменна по каталогу =7,9

2  КОНСТРУКТИВНЫЙ  РАСЧЕТ

Цель:Определить все необхадимые  контсруктивные размеры теплообменника,размеры  труб,число  элементов,диаметр патрубков.

1.Общию длину внутренней  трубы находим по формуле(16)

где F –поверхность теплообменника по каталогу,

-диаметрвнутренней  трубы,мм

L-общая длина внутренней трубы,мм

2.Определяем число элементов

   ,  (17)

где n-число элементов, шт

ι-длина одного элемента,м

Задаемся длиной одного элемента 5м.

Получим:

т

3.Патрубки для входа  и выхода  принимаем равным диаметру внутренней трубы

d=0,040м=40мм

Расчитываем диаметр патрубков  для ввода и ввывода 15% водного

р-ра KCI:

,(18)

Получаем:

0,04м

Рисунок 3 - Штуцер

 

Таблица 1: Основный размеры патрубков

Наименование						b
Патрубок для ввода  и вывода воды	40	45	130	100	80	12	4	М12
Патрубок  для ввода и вывода KCI	70	76	160	130	110	14	4	М12

 

 

 

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

Цель: Определить потери давления жидкости, протекающего по внутренней трубе двухтрубного теплообменника. 

1. Потери давления для 15% раствора  KCI определим по формуле(19)  

  ,   (19)

  где  потери давления на трении, Па;

  потери давления на местное сопротивление, Па.

2. Определяем потери давления  на трение по формуле (20);

, (20)

где коэффициент трения;

    l – Длина трубы, м;

   W – Скорость жидкости, м/с;

   n – количество  элементов;

   d – диаметр трубы.

3. Коэффициент трения  определяем по формуле (21);

         (21)

Получим:

 

 

 

Подставляем полученные значения в формулу(20);

4. определяем коэффициент  местного сопротивления по формуле  (22);

  ,(22)

где -коэффициент местного сопротивления,

-скорость потока  раствора, м/с,

Раствор KCI входит в межтрубное пространство, совершает 2 поворота на 180и выходит из трубного пространства.

Коэффициент сопротивления  на входе в трубу =0,5.

Коэффициент сопротивления  поворота на 180

ξ=А*В , (23)

где А – коэффициент  сопротивления угла в 180,

В – коэффициент сопротивления  поворота трубы,

В=  ,(24)

где - радиус изгиба трубы,м

d- внутренний диаметр трубопровода, м

В==3

А=1,4;тогда =1,4*3=4,2

Коэффициент сопротивления  на выходе из трубы=1.

Определяем сумму коэффициента на местном сопротивлении

  ,  (25)

 

∑ξ=0,5+4,2+1=5

Определяем потери давления на местном  сопративлении(22)

=67,59 Па

Определяем общие потери давления по формуле(19)

Па

 

ВЫВОД

Целью работы было спроектировать двухтрубный теплообменник. В процессе проектирования были выполнены тепловой, конструктивный, гидравлический расчеты. Определены количество раствора, поступающее на охлаждение,; поверхность теплообмена; длина элементов теплообменника; диаметры патрубков; потери давления.

Таблица 2

Технические характеристики

 

Показатели		Трубное пространство	Межтрубное пространство
Среда	Наименование	Вода	15% раствор KCI
	Токсичность	Нетоксичен	Малотоксичен
	Взрывоопасность	Не взрывоопасна	Не взрывоопасен
	Агрессивность	Неагрессивна	Не агрессивен
	Температура, С	60 С (на выходе)	80 С (на входе)
Поверхность теплообмена,		8,8

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. П.Г. Романков. Процессы и аппараты химической промышленности [Текст]: учебник для техникумов/ П.Г. Романков, М.И. Курочкина, Ю.Я. Мозжерии и др. – Л.: Химия, 1989. – 560с.

2.ru.wikipedia.org/wiki/Теплообменник

3.Гельперин Н.И.Основные  процессы и аппараты химической  технологии[Текст] : М. :Химия,1981

4.Медведева В.С.Охрана  труда и противопожарная защита  [Текст]: М.: Химия, 1978

5.damar74.narod.ru/stats/teploobmenniki.html

6.novotekpnz.ru

7.Вредные вещества  в промышленности 3том [Текст]:М.:Химия, 1977

8. К.Ф. Павлов. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии [Текст]: учебник, пособие/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков – Л.: Издательство «Химия» 1976

9. Ю.Н. Дытировский. Основные процессы и аппараты химической технологии [Текст]: учебник / Ю.Н. Дытнеровский, В.А. Набатов – М.: «Высшая школа» 1991