Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

конструкции Гипронефтемаша

Расчет конденсатора воздушного охлаждения

 

Выполнил: Крутько М.В.

 

Проверил: доцент кафедры КХМУ

Максименко В. А.

 

 

Омск 2010

Исходные данные

Qo= 180 кВт

Температура, °С:

наружного воздуха t1=+45 °С

конденсации tк=+55 °С

Холодильный агент: NH3

Разность энтальпий холодильного агента на входе и вы­ходе из конденсатора

∆i=1281 кДж/кг

Выбираем конструкцию Гипронефтемаша. Теплообменная по­верхность представляет собой шахматный пучок, составленный из биметаллических труб с наружным оребрением, имеющим следующую характеристику:

внутренний диаметр dвн = 0,021 м;

диаметр окружности по основанию ребер d0= 0,028 м;

диаметр ребер D = 0,049 м;

наружная оребренная поверхность 1 м длины трубы Fop = 0,79 м2,

шаг ребер u=0,0035 м;

средняя толщина ребра δор = 0,0085 м.

шаг труб в пучке во фронтальном сечении по воздуху SфР = 0,052 м;

продольный шаг труб по ходу воздуха Sпр = 0,045 м.

 

Принимаем нагрев воздуха ∆tв = 8 °С, тогда t2 = t1+8 = 53 °С.

 

Средняя логарифмическая разность темпе­ратур:

 

θm=(t2-t1)/ln[(tк-t1)/( tк-t2)]= (53-45)/ln[(55-45)/( 55-53)]=5 °С.

 

Qk=Qo+Ni=180+51,8+11,2=243 кВт.

 

Массовый Gв и объемный Vв расходы воздуха:

Gв=Qкв(t2-t1)=243000/[1007·(53 – 45)]=30,16 кг/с

Vв= Gвв=30,16/1,29=23,38

 

Для определения истинного (конвективного) коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха воспользуемся уравнением

 

Nu=cczcs(d0/u)-0,54(h/u)-0,14 Ren

 

Критерий Рейнольдса при скорости воздуха в узком сечении ωв=9 м/с:

 

Re= ωвdвн/v=9·0,021/(15,8·10-6) = 11962

 

Коэффициенты n, c, cz, cs выбираются в зависимости от типа и геометрических параметров пучка:

 

n=0,65, c=0,23- для шахматных пучков;

cz=0,95- при принятом числе рядов труб в направлении потока воздуха z = 5.

 

cs=(Sфр-d0)0,2/(S’2-d0)0,2=1

 

где S’2=0,052 м- диагональный шаг труб в пучке

 

Высота ребра h=0,5(D-d0)= 0,5 (0,049 – 0,028) = 0,0105 м.

Тогда критерий Нуссельта равен:

Nu=0,23·0,95·1·(28/3,5)-0,54·(10,5/3,5)-0,14·119620,65 = 27,2

 

Конвективный коэффициент теплоотдачи к воздуху

αн=Nuλв/u= 27,2·2,67·10-2/(3,5·10-3)=207,5 Вт/(м2К)

 

Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, приведенный к полной оребренной поверхности:

 

αпр= αн[(F’p/F’op)Eψ+F’мр/F’op]= 64,9[(0,752/0,79) 1·0,85 + 0,038/0,79] =178 Вт/(м2К),

где поверхность ребер:

F’p=(1/u)(2π/4)(D2-do2)+(1/u)πDδ= 1/(3,5·10-3)(2π/4)(0,0492 – 0,0282) +

[1/(3,5·10-3)]π·0,049·0,6·10-3 = 0,752 м2 ;

поверхность межреберных участков F’мр= F’op- F’p=0,79-0,752 = 0,038 м2;

коэффициенты E и ψ приняты равными соответственно 1 и 0,85.

 

Плотность теплового потока со стороны воздуха:

 

qв.ор= (θma)/[1/αпр+(δстсталал)( F’оp/F’сp)]= (5- θa)/[1/178 + (0,002/45,3+0,0015/203,5)(0,79/0,077)] = 162,7(5- θa),

 

δст=0,002 м- толщина стенки стальной трубы;

λст=45,3 Вт/(мК)-теплопроводность стали;

δал=0,0015 м- толщина стенки алюминиевой трубы;

λал=203,5 Вт/(мК)-теплопроводность алюминия;

Средняя поверхность:

F’сp=(Fвн+F0)/2=(6,6·10-2+8,8·10-2)/2 = 0,77 м2

 

Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося холодильного агента

 

αа=0,56(∆iρ2λ3g/(μdвнθа))0,25= =6311∙ θа-0,25

 

ρ=1132,6 кг/м3-плотность жидкости

λ=0,0772 Вт/(мК)-теплопроводность жидкости

μ=2,19*10-4 Па·с- динамическая вязкость жидкости

 

Плотность теплового потока со стороны NH3

qa.op= αа θа Fвн/F’op=6311 θа-0,25 ∙θа6,6·10-2/0,79 = 527,2 θа0,75

Определяем значение qop методом последовательного приближения по уравнениям

 

qв.ор= 162,7(5- θa) qa.op=527,2 θа0,75

Принимаем θа=1,22 °С, тогда qв.ор=616 Вт/(м2·К);

qa.op=612 Вт/(м2·К);

 

Принимаем θа=1,23 °С, тогда qв.ор=615 Вт/(м2·К);

qa.op=614 Вт/(м2·К)

 

 

Окончательно принимаем qop=614 Вт/(м2·К).

 

Полная оребренная поверхность аппарата Fop=Qk/qop=243000/614=396 м2.

 

Суммарная длина труб конденсатора L= Fop/F’op=396/0,79=501 м.

 

Общее число труб при длине одной трубы l=3м: n=L/l=501/3=167

Принимаем число рядов труб по ходу воздуха np=3, тогда число труб во фронтальном сечении nфр=n/ np=55.

 

Проверяем скорость воздуха в узком сечении.

Площадь живого сечения для 1 м длины трубы:

fж.с.=Sфр-[d0+(D-d0ср/u] = 0.052 – [0.028+(0.049-0.028)/3.5·10-3·0.85·10-2]=1.89·10-2 м2.

Живое сечение аппарата по воздуху

Fж.с. = nфр l fж.с=55·3·1,89·10-2 = 3,12 м2

 

Скорость воздуха ω’в= Vв/ Fж.с.=23,38/3,12=7,5 м/с;

Увеличиваем объемный расход воздуха до значения Vв= ωв Fж.с.=9∙3,12=28,1 м/с;

Этому расходу соответствует нагрев воздуха

∆tв=Qk/(Vвρвсв)= 243000/(28,1·1,29·1007) = 7,8 оС.

 

Температура воздуха на выходе из аппарата t2 = t1+ 7,8= 52,8 оС.

Средняя логарифмическая разность темпе­ратур:

θm = 7,8/ln [(tк – t1)/( tк – t2)] = 7,8/ln [(55-45)/(55-52,8)] = 5,15 0С

Расхождение с первоначальным значением составляет 3%, поэтому полученные размеры конденсатора можно считать окончательными.

 

 

 




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
 | База распределения косвенных расходов (драйвер затрат) и методы её выбора.

Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 555. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2021 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия