Тепловой и гидравлический расчет пластинчатого теплообменника

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Факультет технологий управления и гуманитаризации

Кафедра ЮНЕСКО «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии»

Курсовая работа

По дисциплине: «Теплопередача»

«Тепловой и гидравлический расчет пластинчатого теплообменника»

Вариант 4

Выполнил: ст. гр. 30802118

Проверил: Пальченок Г.И.

Минск-2020

Содержание

Задание на курсовой проект по дисциплине "Теплопередача"        3

Введение        4

Тепловой расчет        7

Гидравлический расчет        11

Список использованных источников        13

Задание на курсовой проект по дисциплине "Теплопередача"

"Тепловой и гидравлический расчет пластинчатого теплообменника".

Выполнить конструктивный расчет пластинчатого теплообменного аппарата для нагревания технической воды насыщенным паром. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

1. Исполнение, обозначение и характеристики теплообменника принимаются по ГОСТ 15518-87.
2. Все ориентировочные величины принимаются с последующим уточнением методом итераций (последовательных приближений). Все расчеты проводятся в таблицах MS Excel со ссылками на ячейки листа, содержащие исходные и принятые ориентировочные значения, что позволит их легко уточнить при значительных невязках между принятыми и рассчитанными значениями.
3. Схема течения теплоносителей – противоток.
4. Рекомендуемая оптимальная скорость воды в канале 0.4 м/с.
5. Ориентировочный расход воды на канал 2000 кг/ч.
6. Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи k = 1500 Вт/(м2К).
7. Принимается, что греющий насыщенный пар полностью конденсируется в пароводяном теплообменнике и выходит из него в форме конденсата при температуре насыщения и заданном давлении.
8. Теплофизические свойства воды рассчитываются по средней  температуре для данного теплоносителя; водяного пара – по температуре насыщения при заданном давлении.
9. Свойства пара и конденсата (воды) на линии насыщения (рн, tн, r) принимаются по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара (например, [3]).
10. Максимальное гидравлическое сопротивление принимается равным 40 кПа по греющей воде и 100 кПа по нагреваемой воде.
11. Рекомендуемый тип пластин: 0,3р или 0,6р с характеристиками, приведенными в Лекции 17 [1] и в [2], Приложение 1.
12. Учет влияния загрязнения пластин на коэффициент теплопередачи проводится с помощью рекомендаций, приведенных в [1] (Лекция 17,слайд 18) и [6], табл. 5 (стр. 179-180).

                ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Чертеж теплообменника (вид сбоку, вид спереди) по ГОСТ 15518-87. AutoCAD, формат А3.
2. Схема компоновки теплообменника и движения теплоносителей. AutoCAD, формат А3. График изменения температур по длине теплообменника. MS Excel, в тексте записки.

Введение

         Теплообменный аппарат - устройство, в котором обеспечивается теплообмен между двумя или более средами. Движущиеся среды, обменивающиеся теплотой или применяемые для передачи теплоты от более нагретых тел и веществ к телам  менее нагретым, называют теплоносителями.

По принципу действия делятся:

• Поверхностные. В аппаратах этого типа теплоносители ограничены твердыми стенками, частично или полностью участвующими в процессе теплообмена между ними. Поверхностью нагрева называется часть поверхности этих стенок, через которую передается теплота.
• Рекуперативные. В таких аппаратах горячий и холодный теплоносители разделены твердой стенкой, через которую в стационарном режиме передается теплота.
• Регенеративные.  В регенеративных аппаратах одна и та же поверхность теплоаккумулятивной насадки попеременно омывается то горячим, то холодным теплоносителями.
• Смесительные. Теплообмен осуществляется при прямом контакте и смешении горячего и холодного теплоносителей.
• Комбинированные (контактно-поверхностные)
• С внутренним источником тепла (электронагреватели)

В качестве теплоносителей в зависимости от назначения производственных процессов могут применяться: водяной пар, горячая вода, дымовые газы и т.д. При выборе теплоносителей необходимо в каждом отдельном случае детально учитывать их термодинамические и физико-химические свойства, а также технико-экономические показатели.

Водяной пар, как греющий теплоноситель, получил большое распространение.

Конструкции рекуперативных ТА поверхностного типа:

• Кожухотрубчатые теплообменники представляют собой аппараты, выполненные из пучков труб, скрепленных при помощи трубных решеток и ограниченных кожухами и крышками с патрубками. Трубное и межтрубное пространства в аппарате разобщены, а каждое из них может быть разделено перегородками на несколько ходов. Перегородки предназначены для увеличения скорости и, следовательно, коэффициента теплоотдачи теплоносителей. Теплообменники этого типа предназначаются для теплообмена  между различными жидкостями, жидкостями и паром, жидкостями и газами. Они применяются в случаях, когда требуется большая поверхность теплообмена.
• Секционные теплообменники представляют собой разновидность трубчатых аппаратов, состоят из нескольких последовательно соединенных секций, каждая из которых представляет собой кожухотрубчатый теплообменник с малым числом труб и кожухом небольшого диаметра. В секционных теплообменниках при одинаковых расходах жидкостей скорости движения теплоносителей в трубах и межтрубном пространстве почти равновелики, что обеспечивает повышенные коэффициенты теплопередачи по сравнению с обычными трубчатыми теплообменниками.
• Пленочные конденсаторы поверхностного типа применяются в холодильных и других промышленных установках. В вертикальных конденсаторах пары аммиака (или другого вещества) поступают в межтрубное пространство и конденсируются на внешней поверхности вертикальных труб, имеющих длину 3–6 м. Охлаждающая вода поступает в бак, дном которого является верхняя трубная решетка, и из него стекает по внутренней поверхности трубок (в виде пленки).
• Пластинчатые теплообменные аппараты являются разновидностью поверхностных рекуперативных теплообменных аппаратов с поверхностью теплообмена, изготовленной из тонкого листа.

Определяющей особенностью устройства пластинчатых теплообменных аппаратов является конструкция и форма поверхности теплообмена и каналов для рабочей среды. Поверхность теплообмена образуется из отдельных пластин, а каналы для рабочей среды имеют щелевидную форму. Рабочая среда движется у поверхности теплообмена тонким слоем, что способствует интенсификации процесса теплоотдачи. Формы пластин и профили их поверхности очень разнообразны, а конструкции довольно сложны и иногда мало похожи на пластины, поэтому название «пластина» строго говоря, по отношению к некоторым конструктивным формам должно рассматриваться как условное.