Расчёт коэффициента теплопередачи кожухотрубчатого теплообменника

Для расчета был выбран горизонтальный U-образный кожухотрубчатый теплообменник Е-02, подогревающий сырье от t₁=97.6°С до t₂=243.5°С насыщенным водяным паром с T₁=149.9°С (температура конденсата равна T₂=137.3°С)

Его основные характеристики:

площадь поверхности теплообмена F = 343 м²,

диаметр кожуха D = 1529 мм,

длина (высота) труб H = 8567 мм.

Для расчета коэффициента теплопередачи воспользуемся следущей формулой:

K=Q/F∆t_cp,
где K-коэффициент теплопередачи, Вт/*°С; Q-тепловая нагрузка аппарата, кДж/ч; ∆t_cp-средняя температура, °С.

Тепловую нагрузку аппарата определяем из уравнения теплового баланса при нагреве холодного теплоносителя при конденсации водяного насыщенного пара:

Q=Q_прих=Q_расх;

Q=Q_{охл.пара+}Q_{конд.пара+}Q_{охл. воды=}Q_{нагр. сырья};

Q_{охл.пара}=G_параС_пара(T_1-T₃);

Q_{конд.пара}=G_параr_пара;

Q_{охл.воды}=G_параС_воды(T_3-T₂);

Q_{нагр.сырья}=G_сырьяС_сырья(t_2-t₁),

где G_пара – расход водяного пара, G_пара=3400 кг/ч;

r_пара – теплота парообразования (конденсации), r_пара= 2132.95кДж/кг;

С_пара – средняя удельная теплоемкость водяного пара,С_пара=2266.4 Дж/(кг*К).

Т₁, Т₂ – начальная и конечная температура водяного пара, T₁=149.9°С, T₂=137.3°С;

Т₃- температура конденсации водяного пара при давлении р=400кПа, T₃=143.6°С

t₁, t₂ – начальная и конечная температура сырья, t₁=97.6°С, t₂=243.5°С;

С_воды – средняя удельная теплоемкость воды, С_воды=4190Дж/(кг*К).

G_сырья - расход сырья, G_сырья = 112000 кг/ч;

С_сырья – средняя удельная теплоемкость сырья, Дж/(кг*К).

В результате подстановки получаем:

Q=G_параС_пара(T_1-T₃)+G_параr_пара+G_параС_воды(T_3-T₂);

Q=2052.868.3578 Вт.

Среднюю движущую силу вычисляем по формуле:

где ∆t_аи ∆t_б – температурные напоры на стороне «а» и на стороне «б» теплообменника, ∆t_а=39.7°С, ∆t_б=93.6 °С;

ε_∆t – коэффициент учета уменьшения температурного напора в многоходовых теплообменниках.

Поправочный коэффициент ε_∆t для многоходовых теплообменников находят, как правило, по номограммам. Для этого вычисляют безразмерные параметры R и Р по следующим формулам:

По номограмме ε_∆t=0.99, тогда средняя движущая сила будет равна:

Все найденные значения подставляем в формулу нахождения коффициента теплопередачи:

Поиск по сайту: