Контрольная работа: Расчет оптимального теплообменника по параметрам эффективности теплопередачи

б_мтр = ∙ 0,4 ∙ Re_i ^0,6 ∙ Pr_i ^0,36 ∙ ^0,25 ∙ 0,85. (15)

Определяем значение коэффициента (выражение ^0,25 также принимаем равным 1):

б_мтр = ∙ 0,4 ∙ 8541,15^0,6 ∙ 3,40^0,36 ∙ 0,85 = 663,69.

Определяем сумму коэффициентов загрязнения на стенках трубопроводов У[1], для данного процесса У = 0,0008 м² ∙^О С/Вт.

Теперь можно определить уточненное значение коэффициента теплопередачи (K_у ):

К_у = = 212,18.

Зная уточненное значение коэффициента теплопередачи, определяем уточненное значение площади поверхности теплообмена (F_у ):

F_у = , м² , (16)

F_у = = 404 м² .

Теперь можем определить запас поверхности (Zp) теплообмена, тем самым узнать, подходит ли нам выбранный теплообменник:

Zp = ∙ 100, %, (17)

Zp = ∙ 100 = 9,03 %.

Подходящим принято считать теплообменник, имеющий запас поверхности 15—30 % [2]. Полученный запас поверхности 9,03 % недостаточен. Поэтому следует выбрать из каталога стандартных теплообменников другой теплообменник, больший по площади, и провести аналогичный расчет.

В качестве принимаемого значения коэффициента теплопередачи берем значение 212,18, т.е. уточненное значение из предыдущего расчета. Определено расчетное значение площади теплообмена:

F = , м² ,

F_у = = 404 м² .

По этому значению из каталога стандартных теплообменников выбран кожухотрубчатый теплообменник, имеющий следующие параметры и их значения:

– площадь поверхности теплообмена – F = 416 м² ;

– длина труб – L = 9 м;

– диаметр кожуха – D_к = 0,8 м;

– наружный диаметр труб – d_н = 0,020 м;

– число ходов – z = 1;

– внутренний диаметр труб – d_вн = 0,016 м;

– количество труб – n = 736.

Рассчитан уточненный коэффициент теплопередачи, К_у =284,02; запас поверхности составил 27,46 %. Это удовлетворяющий запас поверхности. Поэтому, для варианта подачи теплоносителей "горячий поток в трубное пространство, холодный поток в межтрубное пространство", наиболее удовлетворителен последний теплообменник. Расчет представлен в приложении А.

Для другого варианта подачи теплоносителей "холодный поток в трубное пространство, горячий поток в межтрубное пространство" проведен аналогичный расчет. В качестве принимаемого значения коэффициента теплопередачи взято значение 212,18, т.е. уточненное значение из первого расчета. Определено расчетное значение площади теплообмена:

F = , м² ,

F_у = = 404 м² .

Из каталога теплообменников выбран стандартный кожухотрубчатый теплообменник, удовлетворяющий нашим условиям, имеющий следующие параметры и их значения: