Расчет ТА «труба в трубе». Задание для самостоятельного расчета

1.

Расчет ТА «труба в трубе».
Задание для самостоятельного
расчета

2.

Задание на проектирование теплообменника типа
«труба в трубе»
Нарисовать эскиз и произвести тепловой расчет водо-водяного теплообменника типа «труба
в трубе». Определить площадь поверхности нагрева и число секций противоточного
теплообменника при следующих условиях:
ФИО
λст,
Вт/м· С
Буюклыу К. Л.
l, м
t1 ,°С
t1′′,°С
d2/d1,
мм
t2 ,°С
t2′′,°С
D2/D1,
мм
Q,
кВт
57
1,5
90
50
38/34
10
35
57/51
95
Ломовцева А. А.
57
1,8
95
55
45/41
12
40
76/71
100
Микита А. А.
57
2,0
100
60
57/51
14
45
89/81
105
Мусина К. Р.
57
2,5
105
65
38/34
16
50
108/102
110
Николаева Н. И.
57
3,0
110
70
45/41
18
55
57/51
115
Федюнина К. В.
Шабанова Д. И.
57
4,0
115
50
57/51
20
35
76/71
120
57
1,5
120
55
38/34
22
40
89/81
125
2

3.

Тепловой расчет теплообменника «труба в трубе»
Пример
Произвести тепловой расчет водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе».
Определить площадь поверхности нагрева и число секций противоточного теплообменника
при следующих условиях:
1) коэффициент теплопроводности стальной трубы λст = 51 Вт/м · °С;
2) длина одной секции l = 4 м;
3) температура греющей воды на входе tж′ 1 = 125 °С;
4) температура греющей воды на выходе tж′′1 = 75 °С;
5) греющая вода движется по внутренней стальной трубе диаметром
d2 / d1 = 38 / 34 мм;
6) температура нагреваемой воды на входе tж′ 2= 20 °С;
7) температура греющей воды на выходе tж′′2= 60 °С;
8) диаметр внешней трубы D2 /D1 = 57/51;
9) количество передаваемой теплоты Q = 100 кВт.
3

4.

Тепловой расчет теплообменника «труба в трубе»
Решение
1. Расчет теплообменника начинаем с определения физических свойств греющего и нагреваемого
теплоносителей, для чего находим среднеарифметические значения их температур
tср1 = 0,5 (tж′ 1 + tж′′1) = 0,5 (125 + 75) =100°С;
tср2 = 0,5 (tж′ 2 + tж′′2) = 0,5 (20 + 60) = 40 °С.
По таблице выписываем физические свойства воды при соответствующих температурах и их значения
вписываем в табл. 1.
4

5.

Физические свойства воды на линии насыщения
t, °С
0
ρ, кг/м3
с,
кДж/(кг·°С)
λ, Вт/(м·°С)
μ ·106,
Па·с
ν ·106,
м2/с
Pr
999,9
4,212
0,551
1788
1,789
13,67
10
999,7
4,191
0,574
1306
1,306
9,52
20
998,2
4,183
0,599
1004
1,006
7,02
30
995,7
4,174
0,618
801,5
0,805
5,42
40
992,2
4,174
0,635
653,3
0,659
4,31
50
988,1
4,174
0,648
549,4
0,556
3,54
60
983,2
4,179
0,659
469,4
0,478
2,98
70
977,8
4,187
0,668
406,1
0,415
2,55
80
971,8
4,195
0,674
355,1
0,365
2,21
90
965,3
4,208
0,680
314,9
0,326
1,95
100
958,4
4,220
0,683
282,5
0,295
1,75
110
951,0
4,233
0,685
259,0
0,272
1,6
120
943,1
4,250
0,686
237,4
0,252
1,47

6.

Расчет кожухотрубчатого
теплообменника. Задание для
самостоятельного
расчета

7.

Задание на проектирование кожухотрубчатого
теплообменника
Нарисовать эскиз и подобрать стандартный кожухотрубчатый противоточный нагреватель
при следующих условиях:
ФИО
Рабочая среда
G,
кг/ч
t1, °С
t2, °С
Буюклыу К. Л.
Ломовцева А. А.
Микита А. А.
Бензол
25000
30
85
Пропиловый спирт
24000
28
85
Хлорбензол
26000
27
93
Мусина К. Р.
Этиловый спирт
28000
25
90
Николаева Н. И.
Федюнина К. В.
Толуол
42000
30
92
Четыреххлористый углерод
36000
30
87
Образец
Гексан
18000
25
80
7

8.

Задание на проектирование кожухотрубчатого
теплообменника
Плотность жидких углеводородов в зависимости от температуры, ρ (кг/м3)
Вещество
Гексан
Гептан
Октан
Нонан
Декан
Бензол
Толуол
Четыреххлористый углерод
Хлорбензол
Бутиловый спирт
Метиловый спирт
Пропиловый спирт
Этиловый спирт
20
660
684
702
718
730
879
866
1594
1107
810
792
804
789
Температура, ˚C
40
60
80
641
622
602
667
649
631
686
669
653
702
686
669
715
699
683
858
836
815
847
828
808
1556
1517
1471
1085
1065
1041
795
781
766
774
756
736
788
770
752
772
754
735
100
581
612
635
652
667
793
788
1434
1021
751
714
733
716
120
559
593
617
635
650
769
766
1390
995
735
692
711
693
8

9.

Задание на проектирование кожухотрубчатого
теплообменника
Динамические коэффициенты вязкости µ*103 (Па*с)
Температура, ˚C
Вещество
Гексан
Гептан
Октан
Нонан
Бензол
Толуол
Четыреххлористый углерод
Хлорбензол
Бутиловый спирт
Метиловый спирт
Пропиловый спирт
Этиловый спирт
20
0,320
0,414
0,54
0,714
0,650
0,586
0,970
0,800
2,950
0,584
2,200
1,190
40
0,264
0,338
0,428
0,555
0,492
0,466
0,740
0,640
1,780
0,450
1,380
0,825
60
0,221
0,281
0,350
0,445
0,390
0,381
0,590
0,520
1,140
0,351
0,920
0,591
80
0,190
0,239
0,291
0,366
0,316
0,319
0,472
0,435
0,760
0,290
0,630
0,435
100
0,158
0,198
0,245
0,308
0,261
0,271
0,387
0,370
0,540
0,240
0,450
0,326
120
0,132
0,167
0,208
0,264
0,219
0,231
0,323
0,320
0,380
0,210
0,337
0,248
9

10.

Задание на проектирование кожухотрубчатого
теплообменника
Теплоемкость в зависимости от температуры, Ср*10-3 (Дж/кг*0С)
Температура, ˚C
Вещество
Гексан
Гептан
Октан
Нонан
Бензол
Толуол
Бутиловый спирт
20
1,63
2,22
1,6
1,62
1,68
1,68
2,30
40
1,73
2,29
1,69
1,72
1,80
1,72
2,56
60
1,82
2,39
1,78
1,80
1,89
1,82
2,81
80
1,91
2,43
1,87
1,89
1,97
1,84
3,10
100
1,99
2,49
1,95
1,98
2,08
1,88
3,31
120
2,08
2,56
2,07
2,07
2,17
1,91
3,60
Метиловый спирт
Пропиловый спирт
Этиловый спирт
Четыреххлористый углерод
Хлорбензол
2,47
2,39
2,56
1,27
1,26
2,60
2,60
2,81
1,34
1,34
2,72
2,81
3,02
1,42
1,41
2,85
3,04
3,27
1,47
1,47
2,93
3,27
3,48
1,55
1,55
3,06
3,46
3,69
1,63
1,62
10

11.

Задание на проектирование кожухотрубчатого
теплообменника
Теплопроводность в зависимости от температуры λ*104 (Вт/м*К)
Вещество
Гексан
Гептан
Октан
Нонан
Декан
Бензол
Толуол
Бутиловый спирт
Метиловый спирт
Пропиловый спирт
Этиловый спирт
Четыреххлористый углерод
Хлорбензол
20
1260
1290
1320
1315
1151
1452
1357
1535
2070
1535
1800
1025
989
40
1200
1230
1260
1264
1305
1410
1300
1510
2060
1500
1775
992
1255
Температура, ˚C
60
80
1140
1183
1180
1130
1210
1160
1213
1162
1257
1209
1360
1310
1258
1210
1477
1450
2050
2040
1460
1430
1750
1725
950
930
1220
490
100
20,5
18,8
1110
1111
1162
1270
1114
1420
2026
1390
1700
906
1157
120
22,8
20,9
1060
1061
1114
1220
1130
1390
2012
1360
1689
885
1130
11

12.

D
мм
159
273
325
dн
мм
n
20
25
20
25
20
25
19
13
61
37
90
62
56
181
166
111
100
389
370
334
316
257
240
206
196
717
690
638
618
465
442
404
385
1173
1138
1072
1044
747
7018
666
642
20
400
25
20
600
25
20
800
25
20
1000
25
z
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
1000
1,0
1,0
4,0
3,0
Площадь поверхности теплообмена F, м2
при длине труб, мм
1500
2000
3000
4000
6000
2,0
2,5
3,0
1,5
2,0
3,0
5,5
7,5
11
5,0
6,0
10
8,5
11
17
23
7,0
9,5
14
19
6,0
8,0
12
16
22
34
45
68
21
31
42
62
17
26
35
52
15
23
31
47
49
73
98
147
46
70
93
140
42
63
84
127
43
64
86
129
40
61
81
122
38
57
76
144
32
49
65
98
34
51
68
102
91
138
184
276
88
132
177
266
82
124
165
248
81
123
164
246
74
112
150
226
70
106
142
212
64
96
128
193
62
93
125
187
220
295
444
214
286
430
202
270
406
203
272
409
182
244
366
175
234
353
163
218
329
160
214
322
9000
416
400
373
371
339
320
290
282
667
648
610
614
551
530
494
486
12

13.

Задание на проектирование кожухотрубчатого
теплообменника
D,
мм
159
273
325
dн,
мм
20
25
20
25
20
25
20
400
25
20
600
25
z
fтр,
·102,
м2
fп,
·102,
м2
fмт,
·102,
м2
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5
0,7
1
2
1
2
1
2
1
2
1,2
1,4
1,8
0,8
2,1
0,9
3,6
1,7
3,8
1,7
1,2
1,3
1,3
1,0
1,4
1,5
1,4
1,1
1
2
4
6
1
2
4
6
7,9
3,8
1,7
1,0
9,0
4,2
1,8
0,9
1
D,
мм
dн,
мм
20
800
25
20
2,1
2,2
2,2
2,5
3,1
4,7
5,4
1000
25
20
1200
4,9
5,2
25
z
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
1
2
4
6
fтр,
·102,
м2
14,8
7,1
3,3
2,2
16,7
7,8
3,1
2,2
23,8
11,6
5,1
3,4
27,0
13,1
6,0
3,8
34,5
16,9
7,9
5,4
39,0
18,9
8,5
5,7
fп,
fмт,
7,8
7,7
7,7
7,9
12,5
11,7
12,1
11,7
16,8
15,2
·102,
м2
·102,
м2
13