Конструкция и принцип работы .
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Гидроаэромеханика и тепломассообмен
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема работы: Расчёт теплообменного аппарата
Автор: студент гр. АПМ – 09-1 / Антонов И.В. /
(подпись) (Ф.И.О.)
Оценка: ________________
Дата: ___________ 2012 г
Проверил:
руководитель работы доцент /Иванов П.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
Министерство Российской Федерации
по образованию и науке
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Гидроаэромеханика и тепломассообмен
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ЗАДАНИЕ
студенту группы АПМ-09-1 / Антонову И.В. /
(шифр группы) (Ф.И.О.)
1. Тема работы Расчёт теплообменного аппарата
2. Исходные данные к работе G = 1000 кг/ч, tн = 100 °С
3. Содержание пояснительной записки: аннотация, оглавление, исходные данные,
основная часть, заключение, библиографический список.
4. Перечень графического материала Чертеж схемы аппарата
5. Срок сдачи законченной работы 25 мая 2012 г.
Руководитель работы доцент /Иванов П.В./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Дата выдачи задания: 24 февраля 2012 г.
Аннотация
Данная курсовая работа представляет собой задачу по выбору и расчёту спирального теплообменника на основе начальных данных.
В данной работе были проведены расчёты для выбора теплообменного аппарата, а именно: расчёт тепловой нагрузки, скорость теплоносителя в трубах, расход воды, критерии Рейнольдса (Re), критерии Нуссельта (Nu), коэффициенты теплоотдачи.
Для написания курсовой работы использовались: расчеты произведены в среде Mathcad, пояснительная записка - в Microsoft Word, а также приведена конструктивная схема аппарата.
The summary
This course work is a task for the selection and calculation of the spiral heat exchanger based on the initial data.
In this paper, calculations were carried out to select a heat exchanger, namely, the calculation of heat load, the speed of the coolant in the pipes, the water flow, the Reynolds number (Re), Nusselt number (Nu), the heat transfer coefficients.
To write a term paper used: calculations are made in the environment of Mathcad, the Explanatory Note - in Microsoft Word, and also shows a structural diagram of the apparatus.
Оглавление
Введение. 6
Исходные данные. 9
Расчёт спирального теплообменника. 9
Заключение. 16
Список использованной литературы: 17
Введение.
Спиральные теплообменники – аппараты, состоящие из 2-х каналов прямоугольного сечения, образованных свернутыми в спирали двух листов металла. Листы служат поверхностями теплообмена. Внутренние концы спиралей соединены разделительной перегородкой, а расстояние между ними фиксируется штифтами. Спиральный теплообменник был изобретен в двадцатых годах прошлого века шведским инженером Розенбладом для использования в целлюлозно-бумажной промышленности. Эти теплообменники впервые позволили обеспечить надежную теплопередачу между средами, содержащими твердые включения. В начале семидесятых конструкция спиральных теплообменников была радикально изменена и улучшена, и приобрела значительные преимущества по сравнению с конструкцией Розенблада.
Конструкция и принцип работы .
Два или четыре длинных металлических листа укладываются спиралью вокруг центральной трубы, образуя два или четыре однопроточных канала. Для того, чтобы обеспечить постоянную величину зазоров к одной стороне листов привариваются разделительные шипы. Центральная труба при помощи специальной перегородки разделена на две камеры, которые образуют входной и выходной коллектора. Скрученные спирали помещаются в цилиндрический кожух. Внешние концы спиральных листов привариваются вдоль образующей обечайки. Для выхода каналов наружу в местах фиксации краев каналов в кожухе просверливаются отверстия, которые герметично закрываются входным и выходным коллекторами с присоединительными патрубками. Движение потоков в спиральных теплообменниках происходит по криволинейным каналам близким по форме к концентрическим окружностям. Направление векторов скоростей движения потоков постоянно претерпевают изменение. Геометрия каналов и разделительные шипы создают значительную турбулентность уже при низких скоростях потоков, при этом улучшается теплопередача и уменьшается загрязнение. Все это обуславливает компактность конструкции спиральных теплообменников, которые могут быть интегрированы с любой технологической линией, что значительно сокращает затраты на установку. Благодаря прочной и жесткой цельносварной конструкции, а так же тому, что спиральные теплообменники мало подвержены загрязнению, затраты на их обслуживание сведены до минимума. Спиральные теплообменники часто являются наиболее оптимальным и экономичным решением задач теплообмена. Поскольку геометрия каналов может быть изменена в широких пределах, спиральные теплообменники действительно оптимально адаптируются к требованиям Заказчика. Несмотря на изменяющиеся массовые расходы и различия в требуемых температурах, спиральный теплообменник зачастую позволяет осуществлять теплопередачу в одном и том же устройстве на разных режимах и неполной нагрузке. По сути, спиральные теплообменники представляют собой длинные щелевые однопроточные каналы, свернутые в спираль. Таким образом, в спиральных теплообменниках может быть достигнута практически любая тепловая длина взаимодействия двух сред, а значит и разность температур потоков меньше 3°С. При этом, в спиральных теплообменниках возможен нагрев или охлаждение "проблемных" технологических сред, для которых недопустимы резкие повороты потоков, провоцирующие блокировку каналов. В спиральных теплообменниках существует большое разнообразие вариантов изготовления разделительных перегородок центральной трубы. Каждый адаптирован к выполнению определенных задач и позволяет выбрать оптимальное решение для любого применения. Важная особенность конструкции предлагаемых спиральных теплообменников — это использование непрерывных (цельных) металлических листов от центральной трубы до кожуха, что позволяет практически полностью исключить сварные швы и внутри, и в труднодоступных местах теплообменников.
Преимущества спиральных теплообменников:
Широкий диапазон рабочих температур и давлений;
Компактная конструкция (например, 700 м2 в 6 м3);
Широкий рабочий диапазон ( 10 – 100% от расчетной нагрузки);
Высокие коэффициенты теплопередачи;
Высокая турбулентность;
Пониженная загрязняемость;
Меньшее количество остановок на обслуживание;
Высокий самоочищающий эффект при применении сильно загрязненных жидкостей;
Легкая очистка механическим и химическим способом;
Отсутствие ограничений при выборе величины зазора канала;
Массовые расходы по обеим сторонам могут значительно отличаться;
Низкие потери давления;
Задачи, решаемые помощью спиральных теплообменников:
Охлаждение;
Нагрев;
Рекуперация тепла;
Конденсация;
Испарение;
Термосифон;
Рабочие среды спиральных теплообменников:
жидкости;
суспензии;
жидкости, содержащие волокна и твердые частицы;
вязкие жидкости;
неньютоновские жидкости, включая различные гидросмеси, растворы полимеров;
сточные воды;
пары с инертными газами и без них;
Исходные данные
Выполнить расчёт спирального теплообменника для конденсации 1000 кг/ч бензола с начальной температурой 100 С.