Расчет змеевиковых теплообменников

Тема:Расчет змеевиковых теплообменников
змеевиковый теплообменник конструкция
Рассчитать змеевиковый теплообменник для нагрева 75% H₂SO₄
Дано:
G=1,3т/ч
t₁=24^оC
t₂=50^оC
Давление греющего пара P=2,7 атм.
Введение
Теплообменник, теплообменный аппарат, устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твердого тела. Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому - один из наиболее важных и часто используемых в технике процессов.
В настоящее время теплообменная аппаратура широко используется в самыхразличных областях народного хозяйства. Она является одной из важнейшихсоставляющих технологического и прочего оборудования большинства предприятий, например, таких как металлургические и химические производства. Теплообменники повсеместно встречаются и в быту: радиаторы двигателей автомобилей и других транспортных средств, батареи парового отопления и т. д.
Металлургическая и химическая промышленность сегодня немыслима без новых технологий, позволяющих использовать средства оборота ресурсов. Рациональное использование избыточного тепла, выделяющегося в результате каких-либо технологических процессов, является далеко не единственной, но одной из важнейших причин создания теплообменников, которых в настоящее время насчитывается десятки видов. Они различаются и по конструкции, и по способам передачи тепла, и по назначению (хотя большинство теплообменников могут быть взаимозаменяемыми).
Для обеспечения оптимальной работы теплообменной аппаратуры необходимцелый ряд инженерных или исследовательских расчетов. Так, тепловой и гидравлический расчеты являются основными при практическом использовании оборудования; конструктивный расчет производят при проектировании теплообменника; экономический (производимый и для любого другого оборудования) производят с целью подбора наиболее рациональных параметров аппарата с позиции оправданности его экономически выгодного использования в народном хозяйстве.
Краткие теоретические сведения
· Применение конкретного типоразмера аппарата должно обеспечить передачу требуемого количества теплоты с получением конечных температур носителей.
· Аппарат должен обладать определенной пропускной способностью для каждого из теплоносителей при заданном уровне гидравлических сопротивлений.
· При заданной тепловой нагрузке и других равных исходных параметрах теплоносителей аппарат должен иметь наименьшие габаритные размеры и наименьшую металлоемкость, т.е. процесс теплообмена должен протекать наиболее интенсивно.Аппарат должен обладать определенным запасом прочности, гарантирующим его безопасную эксплуатацию при механических нагрузках, возникающих от давлений теплоносителей, вследствие температурных деформаций различных частей теплообменника, вибрации и т.п.
· Поверхности теплообмена и другие элементы конструкции аппарата, омываемые теплоносителями, должны обладать достаточной стойкостью к химическому и эрозионному воздействию в течение заданных сроков эксплуатации.
Конструкция теплообменного аппарата должна предусматривать возможность удаления теплоносителей перед проведением осмотров, ремонта и т.п.
1.Змеевиковые теплообменники
Теплообменник это аппарат для передачи теплоты от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой. Теплообменники делятся на рекуперативные, регенераторные и смесительные (градирни, скрубберы и т. д.)
Конструкция змеевикового теплообменника показана на рис.1. Аппарат имеет корпус, в котором размещен змеевик или система змеевиков. Витки змеевика ориентированы по винтовой линии. При большой площади поверхности теплообмена змеевики по длине набирают из нескольких секций. Во избежание прогибов труб при большом числе витков и большом диаметре навивки каждый виток закрепляют болтами на стойках.
К конструкции змеевиковых теплообменников предъявляются следующие требования:
· обеспечение максимальной степени утилизации тепла дымовых газов;
· достаточная стойкость против воздействия дымовых газов с высокой температурой;
· максимальная компактность, т.е. высокая удельная поверхность нагрева;
· наивысший суммарный коэффициент теплопередачи, что также способствует достижению компактности теплообменника;
· наименьшее гидравлическое сопротивление;
· достаточная герметичность.
Теплообменник, теплообменный аппарат -- устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.
Имеет устройства для входа и выхода теплоносителей. Число, состав и схема соединения элементов в аппарате могут быть любыми. Система теплообменников - совокупность теплообменников, расположенных в ряд, параллельно либо в любой другой последовательности. Теплообменники в системе отличаются составом теплоносителей.
Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные, где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой.