1 Нормативные ссылки

В данных методических указаниях используются следующие нормативные документы:

ГОСТ Р 7.0.5-2008. Библиографическая ссылка. Общие требования и правила составления.

ТУ 26-02-1105-89 Теплообменники кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе

ТУ 3612-023-00220302-01 Теплообменники кожухотрубчатые с плавающей головкой и кожухотрубчатые с U – образным трубным пучком

ТУ 3612-014-0022302-99 Теплообменники "труба в трубе" разборные малогабаритные

2 Задание на проектирование

Выполнить расчет рекуперативного теплообменника для нагревания жидкости расходом G₂, кг/ч, имеющей температуру t_2Н, °С. Горячий теплоноситель - жидкость расходом G₁, кг/ч, и начальной температурой t_1Н ,°C. Варианты заданий приведены в таблице 1А приложения А.

В процессе расчёта рекуперативного теплообменника следует определить конечные температуры теплоносителей t_1K и t_2K , площадь поверхности теплообмена, выбрать стандартный аппарат, рассчитать толщину слоя тепловой изоляции и тепловой к.п.д. аппарата, гидравлическое сопротивление аппарата.

3 Расчет рекуперативного теплообменника

В настоящем разделе изложена методика расчёта и подбора стандартного теплообменного аппарата, выпускаемого серийно промышленными предприятиями.

3.1 Определение конечных температур теплоносителей и

тепловой нагрузки теплообменника

На рисунке 3 приведена схема движения потоков греющего и нагреваемого потоков в рекуперативном кожухотрубчатом теплообменнике.

Как видно из рисунка 3, движение теплоносителей по отношению друг к другу является смешанным, то есть его, в целом, нельзя отнести ни к противоточной, ни к прямоточной схеме. В каждом нечетном ходу (1,3,5) реализуется противоточная схема движения потоков, в каждом четном ходу (2,4,6) - прямоточная схема.

Рисунок 3 - Схема движения потоков в рекуперативном

кожухотрубчатом теплообменнике

На рисунке 4 представлена формальная схема изменения температур потоков теплоносителей, t, вдоль поверхности теплообмена, F, в рекуперативном теплообменнике.

F

Δt₁- разность температур между потоками на входе в теплообменник;

Δt₂ - разность температур между потоками на выходе из теплообменника.

Рисунок 4 - График изменения температур горячего и холодного потоков вдоль поверхности теплообмена

Определение неизвестных конечных температур холодного (нагреваемого), t_2К , и горячего (охлаждающегося), t_1К , потоков осуществляют по следующему алгоритму.

1. Задают значение разности температур потоков на выходе из теплообменника, Δt_м = Δt₂ = t_1К - t_2Н.= 15…20 °С.

3.1.2 Определяют конечную температуру горячего потока,

t_1К = t_2Н + Δt₂.

3.1.3 Рассчитывают значение тепловой нагрузки теплообменника по горячему потоку, Q₁, кДж/ч:

Q₁= G_1* с_1*( t_1Н - t_1К. ) (1)

где G₁ - расход горячего (охлаждающегося) потока, кг/ч;

t_1Н , t_1К начальная и конечная температуры горячего теплоносителя, ^оС;

с₁ - удельная теплоемкость нагреваемого потока, кДж/(кг_*К), определяется при его средней температуре, , по формулам

, (2)

, (3)

, (4)

где , - относительная плотность нефтепродукта при 15,6 ^оС (60 ^оF) и 20 ^оС (см. таблицу А1) соответственно.

3.1.4 Из уравнений теплового баланса находят конечную температуру холодного потока, t_2К , ^оС,

, (5)

где G₁, G₂, - расход горячего и холодного потоков, кг/ч;

c₂ - теплоёмкость холодного потока при температуре t_1Н , определённая по формулам (3), (4), кДж/(кг_*К);

η - к.п.д. теплообменника, равный 0,92…0,98.

Пользуясь приложением Б, по рассчитанной h _2К, находят t_2К .

3.1.5 Рассчитывают значение разности температур на входе в теплообменник Δt₁ = t_1Н - t_2К

3.1.6 Сравнивают значения Δt₂ и Δt₁:

- если Δt₁> Δt₂ , то принимают Δt_б = Δt₁, Δt_м = Δt₂;

• если Δt₂> Δt₁, то принимают Δt_б = Δt₂, Δt_м = Δt₁.

Расчет завершен.