GOSPODAROWANIE ENERGIĄ

„Projekt płaszczowo- rurowego wymiennika ciepła”

Temat: nr 86

Piotr Kozło

Inżynieria Środowiska

Rok II gr. 3

Temat : 86 Wymiennik Przeciwprądowy

Czynnik gorący A	Czynnik zimny B
P = 0,6 MPa Td = 400ႰC Tw = 240ႰC GA = 14400 ^kg/h	P = 0,6 MPa Td = 30ႰC Tw = 200ႰC GB = ?
N2 = 60% CH4 = 10% NO = 30%	N2 = 79% O2 = 21%

Dane:	Tok obliczeniowy:	Wyniki:
	Czynnik gorący „A”(mieszanina gazów): Masy molowe: Zastępcza masa molowa:
	Udział masowy:
	Zmiana strumienia:
	Średnie ciepło właściwe czynnika gorącego, CpmA 400ႰC 200ႰC 300ႰC N2 29,601 29,228 29,383 CH4 45,180 39,427 42,274 NO 30,530 29,998 30,229 Średnie ciepło właściwe czynnika gorącego na wlocie, CpmA1 Średnie ciepło właściwe czynnika gorącego na wylocie, CpmA2
	Czynnik zimny „B” (powietrze): Masy molowe: Zastępcza masa molowa:
	Udział masowy:
	Średnie ciepło właściwe czynnika zimnego, CpmB Średnie ciepło właściwe dla powietrza odczytujemy z tablic i dla danych temperatur obliczamy za pomocą interpolacji. 200ႰC 0ႰC 100ႰC N2 29,228 29,115 29,144 O2 29,931 29,274 29,538

Wyznaczenie wielkości uzupełniających z bilansu
	Strumień ciepła czynnika gorącego,
	Strumień ciepła czynnika zimnego,
	Obliczenie powierzchni wymiany ciepła Różnica temperatur w wymienniku,
	Obliczeniowa powierzchnia wymiany ciepła, Fobl gdzie: k - współczynnik przenikania ciepła
Obliczenia własności czynników dla mieszaniny gazów, w oparciu o parametry krytyczne
	Parametry zredukowane dla czynnika gorącego, A Średnia temperatura czynnika A, Tśr,A
	Temperatura krytyczna czynnika A, Tkr,A
	Temperatura zredukowana czynnika A, Tr,A
	Ciśnienie krytyczne czynnika A, pkr,A
	Zredukowane ciśnienie czynnika A, pr,A
	Współczynnik ściśliwości, zA Współczynnik ściśliwości „z” odczytano z tablic do obliczeń procesowych
	Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości, Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości odczytano z wykresu z tablic do obliczeń procesowych
Z tablic procesowych	Krytyczny dynamiczny współczynnik lepkości,
	Dynamiczny współczynnik lepkości,
	Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła, Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepłą odczytano z wykresu z tablic do obliczeń procesowych.
Z tablic procesowych	Krytyczny współczynnik przewodzenia ciepła,
	Współczynnik przewodzenia ciepła czynnika A
	Parametry zredukowane dla czynnika zimnego, B Średnia temperatura czynnika zimnego B, Tśr,B
Z tablic procesowych	Temperatura krytyczna czynnika B, Tkr,B
	Temperatura zredukowana czynnika B, Tr,B
Z tablic procesowych	Ciśnienie krytyczne mieszaniny B, pkr,B
	Zredukowane ciśnienie czynnika B, pr,B
	Współczynnik ściśliwości, zB Współczynnik ściśliwości „z”, odczytano z wykresu z tablic procesowych
	Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości, Zredukowany dynamiczny współczynnik lepkości odczytano z wykresu z tablic do obliczeń procesowych.
Z tablic procesowych	Krytyczny dynamiczny współczynnik lepkości,
	Dynamiczny współczynnik lepkości czynnika B,
	Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła, Zredukowany współczynnik przewodzenia ciepła odczytano z wykresu z tablic do obliczeń procesowych.
Z tablic procesowych	Krytyczny współczynnik przewodzenia ciepła,
	Współczynnik przewodzenia ciepła czynnika B,
Wyznaczenie gęstości czynników
	Gęstość czynnika gorącego,
	Gęstość czynnika zimnego,
Dobór wymiennika
prędkość gazu w rurkach [(10Ⴘ25)^m/s] założenie: w = 15 ^m/s	Powierzchnia całkowita pola przekroju rurek dla czynnika gorącego, A
	Wymiary wymiennika Z norm wybrano wymiennik jednodrogowy bez przegród: o wiązce rur dz Ⴔ g = 20Ⴔ2 mm o podziałce t = 26 mm przekroju wewnętrznym rurek Aw = fw = 0,0846 m^2 wewnętrznej średnicy Dw = 600 mm liczbie rurek n = 421 przekroju przestrzeni międzyrurowej Am = fm = 0,1504 m^2 średnicy koła ograniczającego otwory d1 = 580 mm długości rurek wewnętrznych L = 2 m zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła Fz = 52,9 m^2	dz Ⴔ g = 20Ⴔ2 mm t = 26 mm fw = 0,0846 m^2 Dw = 600 mm n = 421 fm = 0,1504 m^2 d1 = 580 mm L = 2 m Fz = 52,9 m^2
dz = 20 mm g = 2,0 mm	Średnica wewnętrzna rurek, dw
	Rzeczywista prędkość gazu w rurkach, wA
	Rzeczywista prędkość gazu w przestrzeni międzyrurowej, wB
ilość wyrzuconych rur za przegrodę	Obliczenia przegrody wzdłużnej.
	Korekta prędkości gazu w przestrzeni międzyrurowej, wB:
	Czynnik gorący w rurkach, A Ciepło właściwe, CpA 300 [ႰC] 400 [ႰC] N2 29,952 30,576 CH4 50,941 56,622 NO 31,058 31,832
	Liczba Reynoldsa, ReA
	Liczba Prandtla, PrA
c = 0,023 A = 0,8 B = 0,4	Liczba Nusselta, NuA
	Współczynnik wnikania ciepła w rurkach,
	Czynnik zimny w przestrzeni międzyrurowej, B Rzeczywiste ciepło właściwe, CpB 100 [ႰC] 200 [ႰC] N2 29,199 29,471 O2 29,877 30,815
	Liczba Prandtla, PrB
	Średnica ekwiwalentna, de
	Liczba Reynoldsa, ReB
c = 0,032 A = 0,777 B = 0,4	Liczba Nusselta, NuB
	Współczynnik wnikania ciepła w przestrzeni międzyrurowej,
	Porównanie współczynników wnikania:
	Współczynnik przenikania ciepła, k Temperatura ścianki, tśc
	Opory zanieczyszczeń,
Stal stopowa Cr-Mo 15HM dla 213 ႰC	Współczynnik przenikania ciepła, k
Dobór długości wymiennika, L
	Obliczamy korektę powierzchni wymiany ciepła, Fobl
Zakładam L = 2 m a = 0,900 Fz = 52,9 m^2	Średnia powierzchnia wymiany ciepła, Fśr gdzie: a - stała odczytana z tablic do obliczeń procesowych
	Powierzchnia rezerwy, Fr Z powyższych obliczeń wynika, że długość wymiennika L = 2 m Wymiennik jest zaprojektowany z 16% rezerwą
Dobór króćców
	Gęstość czynnika gorącego,
	Gęstość czynnika zimnego,
Dw = 600 mm	Dobór króćców Z norm dobieram króciec o wymiarach dz Ⴔ g = 219 Ⴔ 6,3 mm Dwk = 219 - 2თ6,3 = 206,4 mm = 0,2064 m Średnica nominalna Dn = 200 mm	Dn = 200 mm
	Prędkość czynnika gorącego, wA
	Prędkość czynnika zimnego, wB
Dobór dna elipsoidalnego
Dw = 600 mm	Przy Dw = 600 mm z norm dobieram dno elipsoidalne Dw x gn = 600 Ⴔ 8 mm gdzie: cz. walcowa Hc = 25 mm cz. elipsoidaln Hw = 150 mm śred. wewnętrzna Dw = 600 mm grubość ścianki gn = 8 mm	2 x dno elipsoidalne 600 x 8 - PN/M-35412 (mat. 15HM)
Dobór kołnierzy
Dn = 200 mm	Dla Dn = 200 mm z norm dobieram kołnierze okrągłe z szyjką: średnica zewnętrzna dz = 219,1 mm Kołnierz: średnica zewnętrzna Dk = 320 mm grubość h = 22 mm średnica przylgi D1 = 258 mm średnica szyjki D2 = 236 mm wysokość całkowita H = 55 mm dł. cz. walcowej h1 = 15 mm promień wyoblenia r = 8 mm wysokość przylgi f = 3 mm masa m = 8,3 kg Przyłączenie: Średnica podziałowa D0 = 280 mm Średnica otworów d0 = 18 mm liczba otworów i = 8 rozmiar śruby Mi = M16	4 x kołnierz okrągły z szyjką r-0,63/200/219,1 - St3S - PN/H-74710/02

Dobór podpór poziomych aparatów cylindrycznych
Dw = 600 mm	Dla Dw = 600 mm a = 530 mm b = 150 mm m = 500 mm n = 230 mm h = 280 mm c = 72 mm g = 6 mm e1 = 400 mm e2 = 90 mm Masa = 17 kg

15

t_A1

L

t_A1

t_B2

t_A2

t_B1

---