Введение
1. Тепловой конструктивный расчет рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника
1.1 Расчет количества передаваемого тепла
1.2 Определение интенсивности процессов теплообмена
1.2.1 Расчет интенсивности теплоотдачи со стороны греющего теплоносителя
1.2.2 Расчет интенсивности теплоотдачи со стороны нагреваемого теплоносителя
1.3 Определение коэффициентов теплоотдачи
1.4 Определение расчетной площади поверхности теплообмена
1.5 Конструктивный расчет теплообменного аппарата
1.6 Определение температуры поверхности стенок трубы
1.7 Гидравлический расчет теплообменника
1.8 Определение толщины тепловой изоляции
2. Тепловой расчет пластинчатого теплообменника
2.1 Определение расходов и скоростей движения греющего и нагреваемого теплоносителя
2.2 Расчет интенсивности теплообмена при движении теплоносителей между пластинами
2.3 Определение площади поверхности теплообмена
2.4 Расчет гидравлических сопротивлений при движении теплоносителей
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
В данной курсовой работе необходимо произвести тепловой конструктивный расчет рекуперативного кожухотрубчатого теплообменника и тепловой расчёт пластинчатого теплообменника в соответствии с заданными условиями.
Кожухотрубчатые теплообменники в настоящее время широко распространены, по некоторым данным они составляют до 80℅ от всей теплообменной аппаратуры. Основной частью такого теплообменника является пучок труб, закрепленных в трубных решетках. Трубки располагаются в трубном пучке в шахматном порядке или по вершинам треугольников. Одна из теплообменивающихся сред движется по трубкам, а другая – внутри корпуса между трубками.
Достоинством кожухотрубчатого теплообменника является возможность получения значительной поверхности теплообмена при сравнительно небольших габаритах. Недостатком является более высокий расход материала по сравнению с некоторыми современными типами теплообменных аппаратов (спиральными, пластинчатыми теплообменниками и т.д. ). Кожухотрубчатые теплообменники могут быть вертикального и горизонтального исполнения. Оба варианта установки широко распространены и выбираются в основном по соображениям монтажа: вертикальные занимают меньшую площадь в цехе, горизонтальные могут быть размещены в сравнительно невысоком помещении. Материал изготовления кожухотрубчатых теплообменников – углеродистая или нержавеющая сталь.
1 ТЕПЛОВОЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ РЕКУПЕРАТИВНОГО КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей. Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения, а холодильники — для охлаждения (водой или другим нетоксичным, непожаро- и невзрывоопасным хладагентом) жидких и газообразных сред. Кожухотрубчатые теплообменники могут быть следующих типов: ТН – теплообменники с неподвижными трубными решетками; ТК – теплообменники с температурными компенсаторами на кожухе и жестко закрепленными трубными решетками; ТП – теплообменники с плавающей головкой, жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой; ТУ – теплообменники с U-образными трубками, жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой; ТС – теплообменники с сальником на плавающей головке, жестким кожухом и жестко закрепленной трубной решеткой (рисунок 1, Приложение 1).
Наибольшая допускаемая разность температур кожуха и труб для аппаратов типа Н может составлять 20–60 ºС, в зависимости от материала кожуха и труб, давления в кожухе и диаметра аппарата.
Теплообменники и холодильники могут устанавливаться горизонтально или вертикально, быть одно-, двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Трубы, кожух и другие элементы конструкции могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, а трубы холодильников – из латуни. Распределительные камеры и крышки выполняют из углеродистой стали.
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
В пластинчатых теплообменниках поверхность теплообмена образована набором тонких штампованных гофрированных пластин. Эти аппараты могут быть разборными, полуразборными и неразборными (сварными). В пластинах разборных теплообменников (рисунок 1, Приложение 2) имеются угловые отверстия для прохода теплоносителей и пазы, в которых закрепляются уплотнительные и компонующие прокладки из специальных термостойких резин. Пластины сжимаются между неподвижной и подвижной плитами таким образом, что благодаря прокладкам между ними образуются каналы для поочередного прохода горячего и холодного теплоносителей. Плиты снабжены штуцерами для присоединения трубопроводов. Неподвижная плита крепится к полу, пластины и подвижная плита закрепляются в специальной раме.
Группа пластин, образующих систему параллельных каналов, в которых теплоноситель движется только в одном направлении (сверху вниз или наоборот), составляет пакет. Пакет по существу аналогичен одному ходу по трубам в многоходовых кожухотрубчатых теплообменниках. На рисунках 1 и 2 Приложения 2 даны примеры компоновки пластин. При заданном расходе теплоносителя увеличение числа пакетов приводит к увеличению скорости теплоносителя, что интенсифицирует теплообмен, но увеличивает гидравлическое сопротивление. Дополнительный канал со стороны хода нагреваемой воды предназначен для охлаждения плиты и уменьшения теплопотерь.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заданной курсовой работе был проведен тепловой конструктивный расчёт двух теплообменников: рекуперативного кожухотрубчатого и пластинчатого.
В результате расчетов были определены необходимые площади поверхности нагрева, по которым выбраны стандартные теплообменные аппараты: кожухотрубчатый теплообменник сварной конструкции с неподвижными трубными решетками с поверхностью теплообмена 46 м2, разборный пластинчатый теплообменник с типом пластин 0,3р.
Также произведены гидравлические расчеты, в результате которых рассчитаны потери давления теплоносителей при прохождении через теплообменники.
1. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Курсовое проектирование /Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В.П. Брыков. – М.: Химия, 1991. – 412 с.
2. Копко, В.М. Пластинчатые теплообменники в системах централизованного теплоснабжения. Курсовое и дипломное проектирование: учебное пособие. /В.М. Копко, М.Г. Пшоник. – Мн.: БНТУ, 2005. – 199 с.
3. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача /В.В. Нащокин. – М.: Высш. шк., 1980. – 469 с.
4. Проектирование тепловых пунктов. СП-41-101-95.
5. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник /под общей ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – Кн. 4. – 586 с.
6. Методические указания к курсовой работе по одноименному курсу для студентов специальности 1-43 01 05 «Промышленная теплоэнергетика» /авт.-сост.: А.В. Овсяник, М.Н. Новиков, А.В. Шаповалов. – Гомель: Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О Сухого».2007.-37 с.
