Рассчет горизонтального водоводянного теплообменника типа «труба в трубе»

Введение. 5
1 Теоретические сведения. 6
1.1 Требования, предъявляемые к теплоносителям в химической промышленности. 6
1.2 Нагревание горячей водой. 6
1.3 Основы выбора теплообменных аппаратов. Материалы, применяемые для изготовления теплообменников. 9
1.4 Классификация теплообменников 11
1.5 Теплообменники типа “труба в трубе”. 12
2 Расчет горизонтального водяного теплообменника типа “труба в трубе”. 14
2.1 Модель расчета: 14
2.3 Расчет. 18
Литература. 21
Приложение 1. 22
Приложение 2…………………………………………………………………………………...23

1.1 Требования, предъявляемые к теплоносителям в химической промышленности.
Проведение технологических процессов в химической промышленности в большинстве случаев связано с теплообменом.
Во всех теплообменных устройствах химической промышленности основным рабочим процессом является процесс теплообмена между теплоносителями.
Теплоносители аккумулируют тепловую энергию, полученную от источника теплоты, и отдают ее в теплообменных аппаратах.
Выбор теплоносителей зависит от требуемой температуры и необходимости ее регулирования.
Каждый теплоноситель характеризуется, прежде всего, определенным температурным диапазоном его применения. Если для достижения какой - либо температуры могут быть применены несколько теплоносителей, то выбор проводят из соображений экономичности и безопасности работы.
...

1.2 Нагревание горячей водой.

Горячая вода в качестве нагревающего агента обладает определенными недостатками по сравнению с насыщенным водяным паром. Коэффициенты теплоотдачи при нагревании горячей водой во много раз ниже, чем коэффициенты теплоотдачи от конденсирующего пара (см. табл.1) Нагревание горячей водой сопровождается снижением ее температуры вдоль теплообменной поверхности, что затрудняет регулирование температуры и ухудшает равномерность обогрева.

Таблица №1
Теплоотдача
, Вт/(м2К)
При нагревании и охлаждении:

Воздуха
1,16 - 58
Перегретого пара
23,2 - 116
Масел
58 - 1740
Воды
232 - 11600
При кипении воды
580 - 52200
При пленочной конденсации водяных паров
4640 - 17400
При конденсации паров органических веществ
580 - 2320

Получают горячую воду в водогрейных котлах, обогреваемых топочными газами, и паровых водонагревателях (бойлерах). Она применяется обычно для нагрева до температур не более 100С.
...

1.3 Основы выбора теплообменных аппаратов. Материалы, применяемые для изготовления теплообменников.

При выборе и создании теплообменной аппаратуры необходимо учитывать такие важные факторы, как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса, физико – химические параметры рабочих сред, условия теплообмена, характер гидравлических сопротивлений, вид материала и его коррозийную стойкость, простота устройства и компактность, расположение аппарата, взаимное направление движения рабочих сред, возможность очистки поверхности теплообмена от загрязнений, расход металла на единицу переданной теплоты и другие технико - экономические показатели.
Экономичное использование качественных материалов, высокий уровень технологии изготовления и полное использование всех достижений теплопередачи дают возможность выбора и создания рациональных теплообменных аппаратов, удовлетворяющих всем перечисленным требованиям.
...

1.4 Классификация теплообменников

В теплообменных аппаратах могут происходить различные тепловые процессы: нагревание, охлаждение, испарение, конденсация, кипение, затвердевание и сложные комбинированные процессы. Теплообменные аппараты применяются практически во всех отраслях промышленности и в зависимости от назначения называются подогревателями, испарителями, конденсаторами, регенераторами, парообразователями, скрубберами, кипятильниками, выпарными аппаратами и т. д.
В зависимости от назначения производственных процессов в качестве теплоносителей могут применяться самые различные газообразные, жидкие и твердые среды.
Теплообменные аппараты по принципу действия разделяют на: поверхностные, смесительные и регенеративные.
...

1.5 Теплообменники типа “труба в трубе”.

Теплообменники типа “труба в трубе” или так называемые двухтрубные теплообменники применяются для нагрева и охлаждения жидких и газообразных сред при небольших количествах теплоносителей. Эти теплообменники изготавливают из труб углеродистой или нержавеющей стали с наружным диаметром кожуховых труб до 219мм и длиной до 12м (в некоторых случаях из стекла).
Теплообменники типа «труба в трубе», состоят из нескольких элементов, расположенных один над другим. Каждый элемент состоит из двух труб: наружной трубы и концентрически расположенной в ней внутренней трубы. Для соединения двух элементов используют крышку. С помощью клапанов и происходит подача теплоносителей в наружную и внутреннюю трубы соответственно, а клапаны и служат для их выхода. Подвижная опора и неподвижная опора служат для обеспечения необходимой жесткости конструкции.
...