Курсовая работа
по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения предприятий и ЖКХ»
«Проектный тепловой расчет теплообменного аппарата»
Выполнил:
Студент группы ЭТ-32
Ващенко Д.Д.
Принял:
Ст. преп. Губарев А.В.
Белгород 2020
Оглавление
Введение. 3
Исходные данные. 5
Проектный тепловой расчет. 6
Заключение. 11
Список литературы.. 12
Введение
Пластинчатые теплообменные аппараты (теплообменники) являются одной из разновидностей рекуперативных (поверхностных) аппаратов, обладающих такими качествами, как компактность, ремонтопригодность, большой срок службы. Они различаются по конструкции и форме поверхности теплообмена и каналов для рабочих сред (теплоносителей). Поверхности теплообмена образуются из отдельных пластин, в щелевидном пространстве между которыми движутся теплоносители.
Отсутствие трубных досок (решеток) и применение высокопроизводительной и экономичной технологии изготовления теплообменных поверхностей, каковой является штамповка и поточная сборка аппаратов, позволяют производить пластинчатые аппараты крупными сериями.
По конструкции пластинчатые теплообменники делятся:
· разборные;
· полуразборные (полусварные);
· неразборные (сварные).
В промышленности освоен серийный выпуск трех типов конструкций пластинчатых теплообменников: ТПР — теплообменники пластинчатые разборные; ТПП — теплообменники пластинчатые полуразборные (со сдвоенными пластинами) и ТПН — теплообменники пластинчатые неразборные (сварные). Материалом для пластин помимо указанных выше нержавеющих сталей и сплавов могут служить также и коррозионно-стойкие цветные сплавы.
Среди аппаратов рекуперативного типа пластинчатые теплообменники являются одними из наиболее эффективных. Аппараты типа ТПР могут заменить все типы кожухотрубных теплообменников, в том числе скоростные и пленочные конструкции, в диапазоне давлений до 1 МПа и температур до 180 °С. Ограничивающим фактором при этом является термическая и химическая стойкость уплотнительных прокладок между пластинами в рабочих средах. К числу наиболее стойких материалов для прокладок многократного применения относится резина на основе фторкаучука (до 200 °С), для прокладок однократного использования — паронит (до 300 °С).
В области более высоких температур и давлений целесообразно применение теплообменников типов ТПП и ТПН.
Целью курсовой работы выполнение некоторых задач для конструирования аппарата, а именно: определение расходов теплоносителей в пластинчатом теплообменнике, определение скоростей и компоновочный расчет пластинчатого теплообменника, определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи; площади поверхности аппарта, определение количества пластин, определение числа пакетов в аппарате.
Исходные данные
Полезная тепловая производительность  , кВт
| |
Температуры греющего теплоносителя  ℃:
| |
| - на входе | |
| - на выходе | |
Давление греющего теплоносителя,  , МПа
| 1,4 |
Температуры нагреваемого теплоносителя  ℃:
| |
| - на входе | |
| - на выходе | |
Давление нагреваемого теплоносителя,  , МПа
| 0,4 |
Проектный тепловой расчет
1. Расход греющего теплоносителя:
Где 
изобарная теплоемкость воды при средней температуре [1. Табл. IV].
2. Расход нагреваемого теплоносителя:
Где 
изобарная теплоемкость воды при средней температуре [1. Табл. IV].
3. Средние температуры стенки:
4. Число Прандтля для сред при средних температурах:
Где 
теплопроводность воды при средней температуре [1. Табл. VIII];
, 
кинематический коэффициент вязкости [2];
плотность воды при средней температуре [2].
5. Число Прандтля для сред Prст1 и Prст2 при средних температурах стенки:
Где 
теплопроводность стали при температуре стенки [3. Табл. 4.16]. Выбрана пластина типа 0,5рс, из стали марки 12Х18Н10Т.
6. Средний температурный напор:
7. Водяные эквиваленты сред:
8. Изменение температур сред в аппарате:
9. Потери давления каждого теплоносителя (приняты):
10. Оценка скоростей теплоносителей в теплообменнике:
Где k =2000 Вт/(м2∙К) [3];
термические сопротивления отложений, 
,
;
площадь пластины, 
;
Следовательно скорости теплоносителей:
11. Критерий Нуссельта:
12. Коэффициенты теплоотдачи:
13. Уточненный коэффициент теплопередачи:
14. Уточненные температуры стенки:
¾ Со стороны греющей среды:
¾ Со стороны нагреваемой среды:
15. Площадь поверхности теплообмена:
16. Объемные расходы сред:
17. Площади проходных сечений пакетов:
18. Число параллельных каналов в пакетах:
19. Число пластин в пакетах:
20. Площадь поверхностей теплообмена пакетов:
21. Требуемое число пакетов:
22. Уточненная площадь поверхности аппарата:
23. Общее число пластин в аппарате:
24. Схема компоновки ходов в аппарате:
→
←
Заключение
В тепловом конструктивном расчете определили площадь поверхности теплообмена, в нашем случае F = 
, которая соответствует заданной температуре и оптимальным гидродинамическим условиям процесса. А также произвели расчет количества каналов в аппарате, выбрали тип пластин и материал для их изготовления, выбрали схему компоновки аппарата.
Список литературы
1. Справочные таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: справочник / А.А. Александров, Б.А. Григорьев— М.: Издательство МЭИ, 1999. – 168 с.
2. Теплообменные аппараты ТЭС: справочник: в 2 кн. Кн. 2 / под общ. ред. чл.-корр. РАН Ю.Г. Назмеева и проф. В.Н. Шлянникова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2016.
3. ГОСТ 15518—87. Аппараты теплообменные пластинчатые.