Обобщенный алгоритм проектного расчета ТА

 

1. Определить среднюю температуру теплообменивающихся сред, по заданным начальным и конечным температурам , , т.е. применительно к программе HYSYS используется модель «End Point» (по конечным точкам), где «о» – отдающая среда; «в» – воспринимающая среда.

2. Определить по средним температурам , и давлениям сред теплофизические свойства плотность , теплоемкость , теплопроводность , кинематическую и динамическую вязкость, значение критерия Прандтля используя таблицы прил. или программу HYSYS.

3. Задать предварительные значения пары скоростей , . Для газовых сред (газ, воздух и т.д. значения скоростей находятся в диапазоне от 5-15 м/с), для жидких сред (вода, масло – 0,3-1,5м/с).

4. С учетом заданных расходов, а также принимаемых некоторых габаритных ограничениях, например по длине (одной из сторон ПРТ например, L=0,15 м или длины (диаметра) труб в КТА или ТРТ) определяется число каналов для каждой среды.

5. Определяются другие геометрические характеристики ТА, в том числе, проходные сечения , и действительные поверхности теплообмена , [см. (1.1)-(1.22) лаб. раб. 1].

6. Используя предварительные значения скоростей , с учетом конструктивных особенностей конкретизированных в критериальных уравнениях определяются значения критериев Рейнольдса Re, Нуссельта Nu, коэффициентов теплоотдачи a, и теплопередачи k (см. выражения (2.2)-(2.8), а также в прил. № 5).

 

7. Определяется расчетное значение поверхности теплообмена для отдающей и воспринимающей сред

 

, (4.2)

где – поправка на схему тока, расчет которой осуществляется по следующему алгоритму:

7.1. Определяются температурные комплексы Р и R

 

, (4.3)

 

, (4.4)

 

7.2. Определяются вспомогательные параметры z и

 

, (4.5)

 

где p – индекс противоточности (значения индекса для различных схем тока смотри в прил. № 9)

 

. (4.6)

 

7.3. Определяется значение величины Y

 

, (4.7)

 

где .

 

7.3. Определяется поправка на схему тока

 

, (4.8)

 

8. Сравнить площади действительной поверхности теплообмена сред F_о(в) и расчетной – F_ро(в). Действительная поверхность F, определенная исходя из заданных расходов и принятых скоростей, с учетом полученных проходных сечений, должна быть на 10–15% больше чем расчетная поверхность F_р, определяемая интенсивностью теплообмена (коэффициент теплопередачи k), которая в свою очередь также зависит от скорости сред. Выбрав в пункте 3 пару скоростей , с одной стороны, определяются проходные сечения, число каналов и площадь действительной поверхности , исходя из условий процессов движения сред заданного расхода с принятой скоростью. С другой стороны определяется интенсивность теплообмена и требуемая для передачи заданного количества тепла (расчетная) поверхность теплообмена .

9. Если F_р незначительна, выходит за пределы допустимой (немного меньше 10 %, или немного больше 15 %), тогда можно вернуться к п. 3 и увеличить или уменьшить ту или другую, или обе скорости, при этом необходимо иметь в виду следующее – увеличивая скорость, мы тем самым уменьшаем нужное проходное сечение, уменьшаем требуемое число каналов и следовательно уменьшаем площадь действительной поверхности F, но увеличение скорости, также ведет к увеличению теплопередачи k, и, следовательно, к уменьшению требуемой расчетной поверхности F_р. Другое дело, что F и F_р изменяются по разному, т.е. последовательно меняя значение пар скоростей (увеличивая или уменьшая их) можем найти сочетание, при котором коэффициент запаса будет в заданных пределах.

Если F и F_р значительно отличается друг от друга, тогда изменение скоростей не существенно, поэтому в этом случае нужно увеличивать (уменьшать) длину ТА (например, длину труб ТРТ, длину канала ПРТ) одновременно соответственно увеличивая (уменьшая) число ходов.

При этом при увеличении длины труб КТА в 2 раза, обеспечивается двойное увеличение проходного сечения для сжатого воздуха, подаваемого в межтрубное пространство, но т.к. число ходов по сжатому воздуху также было увеличено в 2 раза, проходное сечение для него останется прежним, следовательно, скорость сжатого воздуха при заданном расходе не изменится. Скорость воды, подаваемой в трубной пространство при ее заданном расходе также не изменится, так как количество труб и, следовательно, проходное сечение по трубному пространству осталось постоянным.

Таким образом, можно существенно увеличить площадь действительной поверхности, не изменяя расчетную.

Если условие выполняется можно переходить к пункту 10 (расчет потерь давления).

10. Определить потери давления сред в соответствии с выражением

 

(4.9)

 

с учетом фактической длины канала по каждой среде l и значений местных сопротивлений . Учитываются местные сопротивления при входе в канал, выходе из канала и сопротивления при поворотах среды, (например, на 180º через перегородку в межтрубном пространстве) в зависимости от числа ходов по соответствующей среде (прил. № 7).

Порядок выполнения работы

 

1. Для соответствующего варианта компрессорной установки провести проектный расчет теплообменного аппарата после первой ступени сжатия кожухотрубной конструкции, обеспечивая охлаждение сжатого газа до температуры = 40 ºС. Температура воды на входе = 22 ºС. Температура воды на выходе = 25 ºС.

2. Для соответствующего варианта компрессорной установки провести проектный расчет теплообменного аппарата после первой ступени сжатия трубчато-ребристой конструкции, обеспечивая охлаждение сжатого газа до температуры =50 ºС. Температура атмосферного воздуха на входе =25 ºС. Скорость воздуха, определяющая его расход при заданном проходном сечении межтрубного пространства ТРТ =7 м/c.

3. Для соответствующего варианта компрессорной установки провести проектный расчет теплообменного аппарата после первой ступени сжатия пластинчато-ребристой конструкции, обеспечивая охлаждение сжатого газа до температуры =50 ºС. Температура атмосферного воздуха на входе =25 ºС. Скорость воздуха, определяющая его расход при заданном проходном сечении по воздушному потоку ПРТ =7 м/c.

 

Содержание отчета

 

1. Указать название и цель работы.

2. Привести рисунки рассчитываемых теплообменных аппаратов.

3. Привести расчет ТА в соответствии с пунктами обобщенного алгоритма проектного расчета указывая расчетную формулу в общем виде, затем формулу с расчетными значениями и результат.

 

Варианты индивидуальных заданий

 

Центробежные компрессоры

 

Тип компрессора	Vвс, м3/мин	p	Pвс, МПа	Тн, К	Рабочий газ
К 890-122-1		23,12	0,157		нефтяной газ Водород Н2 – 4,25 % Метан СН4 – 13,81 % Этилен С2Н4 – 8,67 % Пропилен С3Н6 – 19,87 % Этан С2Н6 – 3,98 % Пропан С3Н8 – 16,38 % Изобутан iС4Н10 – 25,86 % Бутан nС4Н10 – 4,68 % Сероводород Н2S – 2,5 %
К 410-121-1		23,57	0,157		нефтяной газ Водород Н2 - 4,25 % Метан СН4 – 13,81 % Этилен С2Н4 – 8,67 % Пропилен С3Н6 – 19,87 % Этан С2Н6 – 3,98 % Пропан С3Н8 – 16,38 % Изобутан iС4Н10 – 25,86 % Бутан nС4Н10 –4,6 8 % Сероводород Н2S – 2,5 %
К 1290-121-1		38,37	0,092		воздух
К 270-61-1		6,925	0,1275		ВСГ: 80%Н2; 12%СН4; 6%С2Н6; 2%С3Н8
К 210-62-1		10,95	0,157		пропилен
К 104-101-1		19,6	0,1		пропилен этилен
К 3250-42-1		4,5	0,0981		70% воздух 30% О2
К 500-61-1		9,0	0,098		воздух
К 250-61-1		9,0	0,098		воздух
К 420-91-1		34,1 31,45	0,095 0,103		воздух азот
К 5500-41-1		5,2	0,098		70% воздух 30% О2
К 3000-61-1		6,6	0,097		воздух
К 1500-61-1		7,75	0,095		воздух

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: