2 Методические указания к выполнению задания

К выполнению задания необходимо преступить после изучения соответствующего раздела дисциплины.

Данные для выполнения заданий выбираются из таблицы по номеру зачетной книжки, которые выдаются преподавателем. Задания, выполненные, не по своему варианту не рассматриваются.

При выполнении заданий необходимо соблюдать требования стандарта СТО 0493582-003-2009 (Самостоятельная работа студента. Оформление текста рукописи).

Поясняющие чертежи, графики и расчетные схемы выполняются с помощью чертежных инструментов на миллиметровке с учетом требований ЕСКД.

3 Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов

Пластинчатые теплообменники бывают различных конструкции, применяются в основном, когда коэффициенты теплообмена для обоих теплоносителей приблизительно равны. В настоящее время эти теплообменники очень компактны и по технико – экономическим и по эксплуатационным показателям превосходят большинство кожухотрубных теплообменников. Однако эксплуатировать эти аппараты при сверх высоких давлениях и температурах значительно сложнее (а многие из них и вовсе невозможно) по сравнению с кожухотрубными.

Условное обозначение теплообменного пластинчатого аппарата: первые буквы обозначают тип аппарата - теплообменник Р (РС) разборный (полусварной); следующее обозначение - тип пластины; цифры после тире - толщина пластины, далее - площадь поверхности теплообмена аппарата (кв.м), затем - конструктивное исполнение[5,6].

3.1 Определение тепловой мощности

Тепловую мощность теплообменника можно вычислить из уравнения теплового баланса в зависимости от того, какой расход теплоносителя задан.

, (1)

где с_р1 и с_р2 – массовые изобарные теплоемкости теплоносителей, кДж/(кгК), принимаются по справочным таблицам приложения в зависимости от вида теплоносителя при его средней температуре;

_{Т –} поверхностный КПД теплообменника;

m_t1 и m_t2 – массовый расход холодного теплоносителя на входе и выходе аппарата, кг/с;

t₁^’ и t₁^’’ – температура холодного теплоносителя на входе и выходе аппарата;

Если горячим теплоносителям является пар, то левая часть теплового баланса имеет вид:

(2)

где D – расход пара, кг/с;

h_n- энтальпия пара, определяется по диаграмме h,s- водяного пара в зависимости от давления как энтальпия сухого насыщенного пара, (кДж/кг).

h_k- энтальпия конденсата, кДж/ кг, определяется как энтальпия жидкости; считают, что в теплообменнике конденсат не переохлаждается, (кДж/кг).

3.2 Расчет расхода теплоносителя.

Расход горячего теплоносителя (кроме пара)

(3)

Расход пара:

(4)

Расход холодного теплоносителя:

(5)

3.3 Определение среднего температурного напора

При нелинейном характере изменений температуры теплоносителей, температурный «напор» между ними определяется как среднелогарифмический

, (6)

где t_ - большая разность температур теплоносителя, ⁰С;

t_м - меньшая разность температур теплоносителя, ⁰С.

3.4 Выбор теплообменника

Ориентировочное значение требуемой поверхности составит:

(7)

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/м²∙К (принимаем ориентировочно).

По полученным значениям площади предварительно подбираем типовой теплообменник.

3.5 Определение коэффициента теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи рассчитываем по выражению:

(8)

где Nu - число Нуссельта, определяет интенсивность теплообмена;

- теплопроводность теплоносителя при его средней температуре, Вт/(м К).

Число Нуссельта:

- если теплоноситель жидкость:

(9)

- если теплоноситель пар:

где Re - число Рейнольдса, характеризует режим движения теплоносителя;

Pr - число Прандтля, характеризует влияние на теплоотдачу физических свойств теплоносителя;

(Рr_ж / Рr_c) ^0,25 - отношение учитывает изменение свойств теплоносителя по толщине пограничного слоя.

Постоянная с и показатели m, n зависят от режима движения теплоносителя.

Число Рейнольдса

(10)

где ω – скорость движения теплоносителя;

d_э – эквивалентный диаметр канала;

ν – кинематическая вязкость теплоносителя.

Скорость жидкости определяется по выражению:

(11)

где ρ₁ – плотность теплоносителя, кг/м³;

N – число пластин;

S – поперечное сечение канала, м².