Тепловой расчет теплообменных аппаратов

Введение. Классификация теплообменных аппаратов.
Конструктивный тепловой расчет.
1. Определение:
• теплофизических свойств горячего и холодного теплоносителей (cpm,  ,  ,  , Pr, β),
• мощности теплообменного аппарата Q по исходным данным,
• средней разности температур между теплоносителями m ,
• оптимального диапазона площадей проходных сечений (f1, f2) и минимального индекса противоточности Pmin ТА,
• водяного эквивалента kF и площади поверхности F теплообмена теплообменного аппарата.
2. Предварительный выбор теплообменного аппарата по каталогу.
3. Расчет коэффициентов теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке 1 и от стенки к холодному теплоносителю 2, термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений .

4. Определение коэффициента теплопередачи, водяного эквивалента и площади поверхности теплообмена ТА.
5. Уточнение характеристик теплообменного аппарата. Выбор теплообменного аппарата по каталогу.
Проверочный тепловой расчет.
1. Определение фактической тепловой мощности выбранного теплообменного аппарата Q.
2. Расчет действительных конечных температуры теплоносителей ( , ).

Гидравлический расчет (суммарные гидравлические сопротивления ТА по пути горячего и холодного теплоносителей, мощность привода насосов).
Выводы

Теплообменными аппаратами (ТА) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. Теплообменные аппараты широко применяются в нефтедобывающей, газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности: для производства теплообменного оборудования затрачивается до 30 % от общего расхода металла на все технологическое оборудование [3].
Широкое использование теплообменного оборудования в нефтяной и газовой промышленности обязывает специалистов уметь их рассчитывать, обобщать опыт их эксплуатации, анализировать рабочий процесс и намечать пути повышения эффективности их работы. Эффективная работа теплообменных аппаратов приводит к экономии энергии, сокращению расхода топлива и улучшает технико-экономические показатели производственных процессов.
Наиболее широкое распространение в настоящее время получили кожухотрубные теплообменники. По некоторым данным они составляют до
80 % от всей теплообменной аппаратуры, используемой в нефтяной и газовой промышленности.
При выборе стандартного теплообменного аппарата необходимо провести конструктивный и проверочный тепловые расчеты, а также гидравлический расчет теплообменника.
Целью конструктивного теплового расчета является определение типа теплообменного аппарата и его конструкции.
При проверочном тепловом расчете определяется мощность выбранного стандартного теплообменного аппарата Qст и действительные конечные температуры теплоносителей (t1д, t2д). В результате этого расчета выясняется возможность использования стандартного теплообменника при заданных температурных режимах теплоносителей.
Гидравлический расчет теплообменного аппарата необходим для определения падения давления теплоносителей (p1, p2) в ТА и мощностей энергопривода насосов и компрессоров (Ne1, Ne2), необходимых для перекачки теплоносителей через аппарат.

Исходные данные для выполнения работы:

1. Горячий теплоноситель – Бензин
Характеристики теплоносителя: G1 = 25 кг/с; t1’=180 0C; t1’’= 70 0C
2.
Холодный теплоноситель – Нефть I
Характеристики теплоносителя: G2 = - кг/с; t2’=15 0C; t2’’=80 0C
3.
Тип теплообменного аппарата (ТА): кожухотрубный