Моделирование кожухотрубного теплообменника, оптимизация его основных технологических и конструктивных параметров

Моделирование кожухотрубного теплообменника, оптимизация его основных технологических и конструктивных параметров

Задания и рекомендации для подготовки и выполнения курсового проекта

для группы заочного обучения ЗХТпб-01-1зп-22

Дисциплина: «Процессы и аппараты химической технологии».

Разделы:

1. Гидродинамика потока.

2. Тепловые процессы и аппараты.

Функциональное предназначение теплообменника – охлаждение жидкого целевого технологического теплоносителя водой.

№ вар - 7;  Целевой теплоноситель: Серная кислота 75%, 

Принятые обозначения:

Gst– массовый расход технологического теплоносителя.

T^/,T^// - температуры технологического теплоносителя на входе и выходе теплообменника.

t^/, t^// - температуры охлаждающего теплоносителя на входе и выходе теплообменника.

 

Содержание

 1. Постановка задачи с исходными данными

2. Выбор схемы взаимного движения потоков теплоносителей в аппарате

3. Теплофизические свойства

4. Тепловой баланс

5. Исследование зависимости коэффициента теплопередачи

6. Обоснование линейных скоростей теплоносителей

7. Представление и описание математической модели динамики теплообмена в аппарате.

8. Построение профиля температур

9. Определение необходимого времени пребывания теплоносителей в аппарате и вычисление общей теплообменной поверхности аппарата.

10. Оценка требуемых габаритных параметров аппарата

11. Гидравлической расчет сети теплообменника и выбор насоса.

Общие выводы и рекомендации по результатам выполнения проекта.

Список использованных источников

 

1. Постановка задачи с исходными данными

Теплообменники занимают ключевое место в современных технологических установках химической, нефтехимической и энергетической отраслей. Эффективный теплообмен позволяет минимизировать энергетические затраты, повысить производительность оборудования и продлить срок его службы. При этом одной из наиболее важных характеристик теплообменного аппарата является коэффициент теплопередачи K, который зависит от теплофизических свойств сред, гидродинамических условий и состояния поверхности теплообменных труб.

В данной работе рассматривается классическая схема «труба в трубе», в которой внутри труб движется вещество, обменивающее тепло с жидкостью во внутреннем кольцевом пространстве. В качестве внутреннего теплоносителя выбран 75 % раствор серной кислоты, а во внешнем контуре — вода. Основной целью исследования является количественная оценка зависимости коэффициента теплопередачи K от скорости движения теплоносителей при наличии и отсутствии поверхностных загрязнений.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1.Определить геометрические параметры теплообменника (внешний и внутренний диаметры, эквивалентный диаметр кольцевого канала).

2.Вычислить критерий Рейнольдса и Прандтля для каждого теплоносителя при заданном диапазоне скоростей.

3.Рассчитать локальные коэффициенты теплоотдачи в трубном (αₜ) и межтрубном (αₘ) пространствах по эмпирическим корреляциям.

4.Определить общий коэффициент теплопередачи K по формуле сложного теплового сопротивления с учётом и без учёта термических загрязнений.

5.Провести анализ полученных результатов, построить графики зависимости K(w) и сделать выводы о влиянии загрязнений и скорости на эффективность теплообмена.

Результаты данной работы могут быть использованы при проектировании и оптимизации теплообменных аппаратов с учётом реального состояния поверхности труб и требований к энергетической эффективности.

8. Построение профиля температур

Построение профиля температур для обеих теплоносителей по ходу движения теплоносителя в трубном пространстве.

Описания теплоносителей во времени в SimInTech представлены динамическими элементами, имеющими вход и выход. Входным сигналом динамических элементов является X, а выходным сигналом соответствующие текущие температуры теплоносителей.

Цена за выполненный курсовой проект 2500р