Wymiennik ciepła, Notatki z Podstawy projektowania

Pobierz Wymiennik ciepła i więcej Notatki w PDF z Podstawy projektowania tylko na Docsity!

Henryk Bieszk

Wymiennik ciepła

Dane wyjściowe

i materiały pomocnicze

do wykonania zadania projektowego

Gdańsk 2011

PRZEDMIOT: APARATURA CHEMICZNA

TEMAT ZADANIA PROJEKTOWEGO:

WYMIENNIK CIEPŁA

I URZĄDZENIA TOWARZYSZĄCE

WYKONAŁ:

PROWADZĄCY:

GDAŃSK 2010/

Tabela 1. Dane wyjściowe do obliczeń wymiennika ciepła

Nr G (^) c [kg/s]

tc [o^ C]

t (^) c [ o^ C]

tg [o^ C]

tg [o^ C]

k [W/m^2 deg]

Ustawie nie

p 2 [bar] 1p 0.5 9 50 300 150 15 poziomy 1. 2w 0.6 10 55 325 160 16 pionowy 1. 3p 0.7 11 60 350 170 17 poziomy 1. 4w 0.8 12 65 375 180 18 pionowy 1. 5p 0.9 13 70 400 190 19 poziomy 1. 6w 1 14 75 375 180 20 pionowy 1. 7p 1.1 15 80 350 170 19 poziomy 1. 8w 1.2 9 85 325 160 18 pionowy 1. 9p 1.3 10 90 300 150 17 poziomy 1. 10w 1.4 11 50 325 160 16 pionowy 1. 11p 1.5 12 55 350 170 15 poziomy 1. 12w 1.6 13 60 375 180 16 pionowy 1. 13p 1.7 14 65 400 190 17 poziomy 1. 14w 1.8 15 70 375 180 18 pionowy 1. 15p 1.9 9 75 350 170 19 poziomy 1. 16w 2 10 80 325 160 20 pionowy 1. 17p 0.5 11 85 300 150 19 poziomy 1. 18w 0.6 12 90 325 160 18 pionowy 1. 19p 0.7 13 50 350 170 17 poziomy 1. 20w 0.8 14 55 375 180 16 pionowy 1. 21p 0.9 15 60 400 190 15 poziomy 1. 22w 1 9 65 375 180 16 pionowy 1. 23p 1.1 10 70 350 170 17 poziomy 1. 24w 1.2 11 75 325 160 18 pionowy 1. 25p 1.3 12 80 300 150 19 poziomy 1. 26w 1.4 13 85 325 160 20 pionowy 1. 27p 1.5 14 90 350 170 19 poziomy 1. 28w 1.6 15 85 375 180 18 pionowy 1. 29p 1.7 9 80 400 190 17 poziomy 1. 30w 1.8 10 75 375 180 16 pionowy 1.

Gc [kg/s] - masowe natężenie przepływu chłodnego (podgrzewanego) nośnika,

tc1 [oC] - temperatura chłodnego nośnika na wlocie do wymiennika ciepła

tc2 [oC] - temperatura chłodnego nośnika na wylocie z wymiennika ciepła

tg1 [oC] - temperatura gorącego nośnika na wlocie do wymiennika ciepła

tg2 [oC] - temperatura gorącego nośnika na wylocie z wymiennika ciepła

p- przeciwprądowy wymiennik ciepła, w – współprądowy wymiennik ciepła p 2 [bar] – ciśnienie w wymienniku ciepła

Tabela 2. Dane wyjściowe do obliczeń rurociągu i pompy

Nr G (^) c [kg/s]

a [m]

b* [m]

c [m]

d [m]

p 2 [bar] 1 0.5 2 3 6 1. 2 0.6 3 2 7 1. 3 0.7 2 3 6 1. 4 0.8 3 2 7 1. 5 0.9 2 3 6 1. 6 1 3 2 7 1. 7 1.1 2 3 6 1. 8 1.2 3 2 7 1. 9 1.3 2 3 6 1. 10 1.4 3 2 7 1. 11 1.5 2 3 6 1. 12 1.6 3 2 7 1. 13 1.7 2 3 6 1. 14 1.8 3 2 7 1. 15 1.9 2 3 6 1. 16 2 3 2 7 1. 17 0.5 2 3 6 1. 18 0.6 3 2 7 1. 19 0.7 2 3 6 1. 20 0.8 3 2 7 1. 21 0.9 2 3 6 1. 22 1 3 2 7 1. 23 1.1 2 3 6 1. 24 1.2 3 2 7 1. 25 1.3 2 3 6 1. 26 1.4 3 2 7 1. 27 1.5 2 3 6 1. 28 1.6 3 2 7 1. 29 1.7 2 3 6 1. 30 1.8 3 2 7 1.

a,b,c,d [m] –długości rurociągu wg. schematu połączenia urządzeń. Uwaga: długość odcinka b należy określić uwzględniając ustawienie i konstrukcję wymiennika ciepła.

A. Obliczyć wielkość powierzchni wymiany ciepła płaszczowo-rurowego wymiennika w przypadku zastosowania przeciwprądu i współprądu dla danych zamieszczonych w tabeli 1. Na podstawie wyników obliczeń dobrać aparat z katalogu producenta.

Wymiennik ciepła - podstawy projektowania

W celu wyznaczenia potrzebnej powierzchni wymiany ciepła należy określić:

• ilość przepływającego ciepła Q,
• średnią napędową różnice temperatur Δt,
• współczynnik przenikania ciepła k,

1. Ilość przepływającego ciepła (moc cieplną wymiennika), dla omawianego wymiennika, można określić na podstawie równania bilansu cieplnego:

Q = Gc cc (t 2 −t 1 ) [W] [1]

gdzie: Gc [kg/s] - masowe natężenie przepływu chłodnego (podgrzewanego) nośnika ciepła, c (^) c [J/kg deg] - ciepło właściwe chłodnego nośnika ciepła, t 1 , t 2 ,- temperatury chłodnego (podgrzewanego) nośnika ciepła na wlocie i wylocie z aparatu.

2. W procesie ciągłej wymiany ciepła nośniki znajdują się w ruchu. Przy współprądzie nośniki przepływają wzdłuż powierzchni wymiany w tym samym kierunku. Przebieg zmian ich temperatur ilustruje rys. 1a. Przy przeciwprądzie nośniki ciepła przepływają w kierunkach przeciwnych; rys. 1b.

Rys. 1. Przebieg zmian temperatur nośników ciepła; a- współprąd, b- przeciwprąd

Średnią napędowa różnicę temperatur oblicza się jako średnią logarytmiczną z wartości skrajnych różnic temperatur na początku i końcu wymiennika ciepła

k

p

p k m

t

t

ln

t t

t

Δ = [deg] [2]

W przypadku gdy poszczególne skrajne różnice temperatur (spadki temperatur) nie różnią się bardzo między sobą i żadna z nich nie przekracza dwukrotnej wartości drugiej Δt (^) p /Δt (^) k < 2 można stosować średnią arytmetyczną

t t

t

p k m

Δ = [deg] [3]

3. Współczynnik przenikania ciepła dla wielowarstwowej ściany płaskiej można obliczyć z zależności

2

i n

i (^1) i

i

1

1 s 1

k

=

=

[m^2 K/W] [4]

gdzie: α1,2 [W/m 2 K] – współczynniki wnikania ciepła, λ [W/mK] – współczynnik przewodzenia ciepła, s [m] – grubość ściany.

4. Powierzchnię wymiany ciepła określa równanie:

k tm

Q

F

= [m^2 ] [5]

Dla rurowych wymienników ciepła powierzchnię wymiany ciepła oblicza się z zależności;

F = πdln [m^2 ] [6]

gdzie: d [m] – średnica rur, l [m] – długość rur, n – liczba rur.

Tabela 3. Stan zaawansowania pracy

Lp Opis wykonanej czynności Data Podpis prowadzącego

1 Część obliczeniowa:

• obliczenia i dobór wymiennika,
• obliczenia i dobór elementów rurociągu,
• obliczenia i dobór pompy,
• obliczenia i dobór zbiorników

Część graficzna:

• rysunki elementów rurociągu; rzut główny i rzut z góry – A3,
• rysunek pompy i zbiorników; rzut główny i rzut z góry - A4,
• rysunek wymiennika, rzut główny i rzut z góry, A4, (A3) -rysunek instalacji; rzut główny i rzut z góry, A3,

3 Część opisowa:

• opis instalacji; zastosowanie, budowa, działanie, materiały,
• opis elementów rurociągu,
• opis pompy,
• opis wymiennika ciepła,
• opis zbiorników
• spis treści
• literatura.

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła – ilustracje

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła - widok

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła oraz kierunki przepływu czynników w przestrzeniach rurowej i międzyrurowej, 1 - płaszcz, 2 - płyta sitowa, 3 - wiązka rur, 4 - dennica, 5 - króciec (przestrzeni rurowej), 6 - króciec (przestrzeni międzyrurowej);

Trójbiegowy płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła oraz kierunki przepływu czynników w przestrzeniach rurowej i międzyrurowej , 1 - przegroda (w głowicy wymiennika), 2 - przegroda prostopadła w przestrzeni międzyrurowej

Płaszczowo-rurowe wymienniki ciepła – rysunki katalogowe

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła – rysunek katalogowy

Płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła – rysunek katalogowy