Фрагмент

Введение

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одной среды к другой. Конструкции теплообменных аппаратов весьма разнообразны. По принципу действия они подразделяются на поверхностные и смесительные.

К аппаратам поверхностного типа относятся рекуперативные и ре-генеративные теплообменники. В рекуперативных теплообменниках организовано одновременное протекание греющей и нагреваемой сред (теплоносителей). Эти среды разделяет стенка (теплообменная поверхность), через которую и передается тепловой поток.

• регенеративных теплообменниках одна и та же поверхность нагрева попеременно омывается то горячей, то холодной средой. Эту поверхность обычно называют насадкой или матрицей. При контакте с горячим теплоносителем насадка нагревается, аккумулируя теплоту, а при контакте с холодным – отдает теплоту нагреваемой среде. Аккумулирующая способность насадки зависит от теплоемкости материала, из которого она изготовлена.

• смесительных теплообменниках имеет место непосредственный контакт потоков греющей и нагреваемой среды, которые находятся в разных фазах; при этом теплообмен между этими средами протекает одновременно с массообменом.

Наибольшее распространение в промышленной теплоэнергетике получили рекуперативные теплообменники. Конструктивно они подразделяются на аппараты с поверхностью теплообмена из труб и аппараты с поверхностью теплообмена из листа. Первые, как правило, способны работать при более высоких перепадах давления между теплоносителями, а вторые более компактны.

По фазовому состоянию теплоносителей различают рекуператоры «жидкость-жидкость», «пар (газ)-жидкость», «газ-газ» и т.п. По относительному движению теплоносителей – прямоточные, противоточные и с перекрестным током. По режиму работы – аппараты непрерывного и периодического действия.

Цель теоретической части курсовой работы ознакомится со строением и особенностями расчета секционных теплообменников типа “труба в трубе”.

Теплообменный аппарат типа «труба в трубе» является простейшим из всех возможных схем. В нем отдельные элементы между собой соединяются калачами и патрубками, образуя, таким образом, цельный аппарат нужного размера. Теплообменник «труба в трубе» может применяться при незначительных расходах теплоносителей и высоких давлениях. Данный теплообменный аппарат имеет ряд преимуществ – он удобен в работе. Легко соединяется с трубопроводами, обладает стойкостью к температурным деформациям, плотностью разъемных соединений, удобством в ремонте и обслуживании.

Выполненный анализ основных вариантов конструкций рекуперативных теплообменных аппаратов типа “труба в трубе” и сведения об их технических данных позволяют приобрести исходные знания об этом виде теплотехнической аппаратуры и о принципах выбора их количества и компоновки.

Приведенная методика компоновочного расчета рекуператора дает представление о предпосылках и последовательности расчета рекуператора, соответствующих исходным данным на проектирование.

Рассмотренный метод теплового расчета теплообменника позволяет определить температуру греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из рекуператора, если известны их расходы и начальные температуры, а также основные геометрические размеры теплообменника, количество секций и их взаимное расположение и компонование (параллельно или последовательно).

Цель практической части курсовой работы выполнить тепловой и конструктивный (компоновочный) расчеты секционного теплообменного аппарата.

2.1. Исходные данные к расчету рекуперативного теплообменника

В секционном теплообменном аппарате охлаждается пропан (С3Н8) под давлением р1= 3 бар и с расходом G1 = 0,2 кг/с от температуры Т1’ = 140⁰С до Т1” = 90⁰С. В кольцевой зазор аппарата подают воздух с расходом G2 = 0,6 кг/с и начальной температурой T2’ = 20⁰С. Давление воздуха принять р2 = 3 бар. Схема движения теплоносителей – противоток. Конструктивные параметры теплообменника: внутренний диаметр большой трубы D = 34 мм, внутренний диаметр малой трубы dвн = 16 мм, наружный dнар = 22 мм, длина каждой секции не менее 2 м и не более 5 м. Трубы выполнены из нержавеющей стали. Определить число параллельно и последовательно соединенных секций n1 и n2, тепловую мощность аппарата Q, скорости движения теплоносителей w1 и w2 и температуру холодного теплоносителя на выходе из аппарата T2”.