Магистерская диссертация на тему: Данный проект содержит тепловой конструктивный, компоновочный, гидравлический и прочностной расчёты

Введение

Данный тип охладителей может быть установлен для турбин типа ВК-50-1, ВК-50-4.

Горизонтальный охладитель представляет собой теплообменный аппарат, состоящий из четырёх корпусов, каждый из которых является кожухотрубчатой системой. В трубной системе теплоноситель делает один ход, а в межтрубном пространстве второй теплоноситель совершает два хода, для этого между трубками установлена перегородка, которая делит полость межтрубного пространства на две равные камеры. Теплоносители в системе аппарата протекают по принципу противотока.

Теплоносители составляют систему "жидкость-жидкость"

Данный теплообменный аппарат устанавливается на двух опорах.

1. Тепловой и компоновочный расчёты

1) Определим конечную температуру охлаждаемой среды:

Уравнение теплового баланса:

Q1=G1*с1* (t-t) - теплота отданная первым теплоносителем, (1-2)

Q2=G2*с2* (t-t) - теплота воспринятая вторым теплоносителем,(1-3)

Решая данные уравнения, совместно определяем конечную температуру охлаждаемой среды:

Средние температуры обоих теплоносителей:

t2ср===55°С, теплоёмкость при данной температуре с2=4,1825;

Принимаем температуру горячего теплоносителя равной 52°С,

t1ср===66°С, теплоёмкость при данной температуре с1=4,1811;

КПД теплообменника: η=0,98

t=80°С-=52,4°С- первоначальное допущение верно;

Теплопередача в теплообменнике:

Q=(90*1000/3600) *4,177* (70-40)=3133 кВт;

2) Параметры сред:

Вода при температуре t= 52°С:

Р=987,12 - плотность жидкости,

λ=0,65 - коэффициент теплопроводности,

υ=0,540*10-6 - коэффициент кинематической вязкости,

Рr=3,4 - критерий Прандтля;

Вода при температуре = 70°С:

ρ=977,8 - плотность жидкости,

λ=0,668 - коэффициент теплопроводности,

υ=0,415*10-6 - коэффициент кинематической вязкости,

Рr=2,58 - критерий Прандтля;

3) Определение скоростей:

Для начала определим число трубок в первом ходе, для этого зададимся скоростью охлаждающей воды в трубках. По п.1.3 (Рекомендуемые скорости теплоносителей) [1] ω2=1-3 м/с. Принимаем ω2=2 м/с.:

шт.

Т.к. наш теплообменный аппарат 4-х секционный => общее число труб во всех секциях равно:

(где Z=4) (1-6)

Расстояние между осями труб выбираем по наружному диаметру трубы:

Внутренний диаметр корпуса многоходового аппарата равен:

(где η-коэффициент заполнения трубной решетки) (1-8)

η=0,6-0,8. Принимаем η=0,6=>м

Определим скорость теплоносителя протекающего в межтрубном пространстве. Для этого воспользуемся уравнением неразрывности:

(где - площадь межтрубного пространства) (1-9)

Для начала найдем, эта площадь равна:

Таким образом, из уравнения неразрывности => Что

4) Определение коэффициента теплоотдачи при течении жидкости в трубах:

Reж2= - критерий Рейнольдса, (1-10)

Reж2=;

Nu2=0,021* (Reж)0,8* (Prж)0,43 (1-11) - число Нуссельта, (где Prс- число Прандтля при температуре внутренней стенки трубы, т.е. при tс=70-52=18°С);

Prс=5,02;

α2=- коэффициент теплоотдачи от стенки к среде, (1-12)

5) Определение коэффициента теплоотдачи в межтрубном пространстве:

При продольном омывании пучков труб в межтрубном пространстве кожухотрубчатых аппаратов за определяющий размер принимают эквивалентный диаметр, который с учетом периметра корпуса аппарата равен:

где Dвн - внутренний диаметр кожуха; m - количество труб в одном пучке;

dн - наружный диаметр труб;

м

Reж1=- критерий Рейнольдса,

Reж1=

Nu1=Nuтр*1,1* ()0,1 (1-14) - число Нуссельта при продольном омывании трубного пучка, где Nuтр-число Нуссельта при течении в трубах,

Nuтр=0,021* (Reж)0,8* (Prж)0,43 (1-15)- число Нуссельта, ( где Prс- число Прандтля при температуре стенки трубы, т.е. при tс=70-52=18°С);

Prс=5,02;

Nuтр=0,021* (67663)0,8* (2,58)0,43196;

α1=- коэффициент теплоотдачи от стенки к среде,

6) Определение коэффициента теплопередачи:

К =, (1-16)

Rз=0,00017 по табл. 1.3 [1]

Материал трубок ст20 λс=57,

К =;

7) Температурный напор:

Схема течения теплоносителей в теплообменнике - противоток.

Δtпрт=, (1-17)

Δtпрт==29°С,

8) Тепловой напор:

q=к* Δt, (1-18)

q=1753,5*29°С=51.

9) Площадь поверхности нагрева:

F==61 м2,

10) Длина труб в одной секции:

l==5,5 м;

Оглавление

- Тепловой конструктивный и компоновочный расчёты

- Гидравлический расчёт

- Прочностной расчёт Заключение

- Литература