Материал: teplo_2012

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Если кз 1, то расчет заканчивают, если кз 1, то назначают новые,

скорректированные по результатам выполненного расчета, значения концевых температур и расчет повторяется вновь до получения требуемой величи-

ны коэффициента запаса к з .

Гидравлический расчет проводится в той же последовательности, что и в схеме проектного расчета по пунктам 1…39.

Схема поверочного расчета ТА с использованием метода η-S(NTU)

1.Выполняют расчеты по п.п. 1…5 предыдущей схемы расчета.

2.Определяют число единиц переноса теплоты

S = квFвф

Wmin

3. Находят соотношение теплоемкостей массовых расходов:

 

W

(G Cp )

 

min

= (G C

)min

W

 

max

 

p max

4. Определяют тепловую эффективность ТА:

 

Wmin

 

 

 

η = f S ,

 

,схема движения .

W

 

max

 

5.Вычисляют тепловой поток (фактический):

Qф =Wmin (t1' t'2' ) η

6.Находят коэффициент запаса:

kз = QQф ,

где Q – тепловой поток, найденный из уравнения теплового баланса. Если kз 1, то расчет можно считать законченным.

Если kз 1, то назначают новые, скорректированные значения концевых температур и расчет повторяется вновь до получения требуемой величины коэффициента запаса кз.

96

Иногда при поверочном расчете известен коэффициент теплопередачи к. В этом случае поверочный расчет ТА методом η-S имеет преимущества по сравнению с методом среднелогарифмического температурного напора, так как он исключает при расчете последовательные приближения.

97

3. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ АВИАЦИОННОГО КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

3.1. Задание на выполнение расчета

Выполнить тепловой и гидравлический расчет кожухотрубного одноходового теплообменного аппарата перекрестного тока, предназначенного для подогрева топлива, для охлаждения воздуха или масла.

Горячий (теплоотдающий) теплоноситель (воздух, масло) с массовым расходом G1, давлением и температурой на входе P1 и t1 движется внутри труб (в трубной полости). Холодный (тепловоспринимающий) теплоноситель (топливо, воздух) с массовым расходом G2, давлением и температурой на входе p'2 и t'2 движется в межтрубном пространстве (в межтрубной полости).

Теплообменник имеет форму цилиндра с длиной L и внутренним диаметром кожуха Dк (рис. 3.1). Пучок прямых цилиндрических труб ограничен двумя плоскими трубными досками и цилиндрическим кожухом.

Геометрические характеристики пучка: L – длина труб с учетом толщины трубных досок; Lтр – длина труб без учета толщины трубных досок; αтр - наружный диаметр труб; δтр – толщина стенок труб. Расположение труб в пучке – шахматное (рис. 3.2); х1 – величина зазора между трубами в направлении, перпендикулярном направлению потока теплоносителя в межтрубной полости; х2 – величина зазора между трубами соседних рядов; х4 – расстояние между осями соседних рядов по глубине пучка; δmin – величина мини-

98

мально допустимого зазора между крайними трубами в рядах и наружным кожухом. Схема движения теплоносителей – перекрестная, одноходовая, причем в межтрубной полости теплоноситель перемешивается, а в трубной – нет.

Рис. 3.1. Схема теплообменного аппарата

Рис. 3.2. Схема размещения труб в трубном пучке с шахматной разбивкой

Материал труб, трубных досок и корпуса – нержавеющая сталь: λ=14,4

Вт/(м·К) ; ρ = 7,9 103 кг/ м3 .

Исходные данные для различных вариантов заданий приведены в табл. 3.1. Изложенная в п. 3.2 методика расчета и расчетные зависимости апробированы и используются на Нижегородском производственном объединении «Теплообменник».

99

Таблица 3.1

Исходные данные для выполнения поверочного расчета ТА

Номер

Теплоносители

Трубная полость

Межтрубная по-

 

 

Геометрические параметры теплообменника

 

 

варианта

 

 

 

 

 

лость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G1,

t1',

P1',

G2,

t2',

P2',

Dк,

Lтр,

dтр,

X1,

X2,

d1пат,

d2пат,

δтр,

lтр.д,

σmin,

Z(1),

 

 

кг/с

°С

МПа

кг/с

0С

МПа

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

1-1

Топливо-воздушный

0,1

190

0,57

0,35

100

0,04

80

160

5

1,5

1,5

40

15

0,5

3,5

2,0

5,0

1-2

теплообменник

0,15

170

0,75

0,3

90

0,05

85

180

5

2,0

2,0

50

15

0,5

3,5

3,0

5,0

1-3

Первый теплоноси-

0,2

150

0,7

0,25

80

0,06

80

200

6

1,5

1,5

45

15

0,5

3,5

3,0

6,0

1-4

тель-воздух, второй

0,25

130

0,8

0,2

70

0,07

80

150

6

1,5

1,5

40

15

0,5

3,5

3,0

6,0

1-5

0,3

110

0,9

0,15

60

0,08

75

130

4

1,0

1,0

45

15

0,3

3,5

2,0

4,0

1-6

-топливо T-1

0,4

100

1,0

0,1

50

0,09

70

120

3

1,0

1,0

45

15

0,2

3,5

2,0

3,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1

Воздухо-

0,6

220

0,9

0,5

40

0,05

160

300

6

3,0

3,0

80

50

0,5

4,0

2,0

6,0

2-2

воздушный радиатор

0,55

210

0,85

0,45

50

0,05

140

280

6

2,5

2,5

70

50

0,5

4,0

2,0

6,0

2-3

Первый теплоноси-

0,5

200

0,8

0,4

55

0,045

120

260

5

2,5

2,5

70

50

0,5

3,5

2,0

5,0

2-4

тель-воздух, второй

0,45

190

0,75

0,35

60

0,04

100

240

5

2,5

2,5

65

45

0,5

3,5

2,0

5,0

2-5

0,4

180

0,7

0,3

65

0,035

80

220

4

2,0

2,0

60

40

0,5

3,0

1,5

4,0

2-6

- воздух

0,35

170

0,65

0,2

70

0,03

60

200

3

1,5

1,5

50

40

0,2

3,0

1,5

3,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-1

Воздушно-

0,6

150

0,4

0,8

80

0,04

160

300

6

3,0

3,0

25

80

0,5

4,0

3,0

6,0

3-2

маслянный радиатор

0,55

140

0,35

0,75

75

0,045

150

280

6

2,5

2,5

25

80

0,5

4,0

2,5

6,0

3-3

Первый теплоноси-

0,5

130

0,3

0,7

70

0,05

140

260

5

2,5

2,5

25

70

0,5

3,5

2,5

5,0

3-4

тельмасло МС-20,

0,45

120

0,25

0,65

65

0,055

130

240

5

2,0

2,0

20

70

0,5

3,5

2,0

5,0

3-5

второй –

0,4

110

0,2

0,6

60

0,06

120

220

4

1,5

1,5

20

60

0,5

3,0

1,5

4,0

3-6

- воздух

0,35

100

0,15

0,55

55

0,065

110

200

3

1,0

1,0

15

60

0,2

3,0

1,5

3,0