Bài tập Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống cần làm nóng nước,lưu lượng nước 6000kg/h , tv = 200C,tr = 900C ; hơi nước bảo hòa ts =1350C – Luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Đây là bài tập phong cách thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dành cho sinh viên lớp 50 nhiệt lạnh ĐH Nha Trang, được sự hướng dẫn bởi thầy Trần Đại Tiến. với những loại môi chất và thông số kỹ thuật khác nhau. nhằm mục đích tìm hiểu và khám phá tổng quan về những loại thiết bị trao đổi nhiệt hiện đang được sử dụng thoáng rộng trên thực tiễn. Tính toán chọn tbtdn nhằm mục đích nâng cao hiệu suất của thiết bị đồng thời tăng hiệu suất lanh, nhiệt. Như đã được biết tb trao đổi nhiệt là thành phần quan trọng không hề thiếu trong mạng lưới hệ thống lạnh của ngành tất cả chúng ta trách nhiệm của nó là tải nhiệt từ chất mang nhiệt đến chất cần gia công nhiệt đi sử dụng. Bài tập mình được giao là : phong cách thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống cần làm nóng nước, lưu lượng nước 6000 kg, tv = 200C, tr = 900C ; hơi nước bảo hòa ts = 1350C. vì thế dưới đây mình xin được trình diễn về thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống. gồm những phần : chương I : tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt. page 3 chương II : thống kê giám sát phong cách thiết kế thiết bị page 7 chương III : tính trở lực thiết bị chọn bơm nước. page 17

docx25 trang |

Chia sẻ: oanh_nt

| Lượt xem : 6429

| Lượt tải: 22

download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài tập Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống cần làm nóng nước,lưu lượng nước 6000kg/h, tv = 200C,tr = 900C ; hơi nước bảo hòa ts =1350C, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CHẾ BIẾN-BỘ MÔN KT LẠNH BÀI TẬP THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT Bài tập : phong cách thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống cần làm nóng nước, lưu lượng nước 6000 kg / h, tv = 200C, tr = 900C ; hơi nước bảo hòa ts = 1350C. GVHD : TS. Trần Đại Tiến SINH VIÊN : Bùi Đình Quang MSSV : 50131247 LỚP : 50NL NhaTrang, ngày … .. tháng …. năm …. MỤC LỤC MỞ ĐẦU Đây là bài tập phong cách thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dành cho sinh viên lớp 50 nhiệt lạnh ĐH Nha Trang, được sự hướng dẫn bởi thầy Trần Đại Tiến. với những loại môi chất và thông số kỹ thuật khác nhau. nhằm mục đích tìm hiểu và khám phá tổng quan về những loại thiết bị trao đổi nhiệt hiện đang được sử dụng thoáng rộng trên thực tiễn. Tính toán chọn tbtdn nhằm mục đích nâng cao hiệu suất của thiết bị đồng thời tăng hiệu suất lanh, nhiệt. Như đã được biết tb trao đổi nhiệt là thành phần quan trọng không hề thiếu trong mạng lưới hệ thống lạnh của ngành tất cả chúng ta trách nhiệm của nó là tải nhiệt từ chất mang nhiệt đến chất cần gia công nhiệt đi sử dụng. Bài tập mình được giao là : phong cách thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống cần làm nóng nước, lưu lượng nước 6000 kg, tv = 200C, tr = 900C ; hơi nước bảo hòa ts = 1350C. thế cho nên dưới đây mình xin được trình diễn về thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống. gồm những phần : chương I : tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt ………………………………………… page 3 chương II : giám sát phong cách thiết kế thiết bị … … … … … … … … … … … … … … … … page 7 chương III : tính trở lực thiết bị chọn bơm nước … … … … … … … … … … …. page 17 Chương I : Tổng Quan Về Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Định Nghĩa. Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó triển khai sự trao đổi nhiệt giữa chất cần gia công với chất mang nhiệt hoặc lạnh. Chất mang nhiệt hoặc lạnh được gọi chung là môi chất có nhiệt độ cao hoặc thấp hơn nhiệt độ chất gia công, dùng để nung nóng hoặc làm nguội chất gia công nổi bật trong mạng lưới hệ thống lạnh là dàn lạnh dung hạ nhiệt độ phòng còn dàn nóng làm hạ nhiệt độ môi chất hoặc sưỡi ấm. Chất gia công và môi chất thường là ở pha lỏng hoặc hơi, gọi chung là chất lỏng. Các chất này có nhiệt độ khác nhau. Phân Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt : 1. Phân Loại Theo Nguyên Lý Làm Việc Của Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt : a ) TBTĐN tiếp xúc ( hay hỗn hợp ), là loại TBTĐN trong đó chất gia công và môi chất tiếp xúc nhau, thực thi cả quy trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, tạo ra một hỗn hợp. Ví dụ bình gia nhiệt nước bằng cách sục 1 dòng hơi. b ) TBTĐN hồi nhiệt, là loại thiết bị TĐN xuất hiện trao đổi nhiệt được quay, khi tiếp xúc chất lỏng 1 mặt nhận nhiệt, khi tiếp xúc chất lỏng 2 mặt toả nhiệt. Quá trình TĐN là không không thay đổi và trong mặt trao đổi nhiệt có sự xê dịch nhiệt. Ví dụ : bộ sấy không khí quay trong lò hơi nhà máy sản xuất nhiệt điện. ví dụ : bộ sấy không khí quay trong lò hơi nhà máy sản xuất nhiệt điện. c ) TBTĐN vách ngăn, là loại TBTĐN có vách rắn ngăn cách chất lỏng nóng và chất lỏng lạnh và 2 chất lỏng TĐN theo kiểu truyền nhiệt. Loại TBTĐN vách ngăn bảo vệ độ kín tuyệt đối giữa hai chất, làm cho chất gia công được tinh khiết và vệ sinh, bảo đảm an toàn, do đó được sử dụng thoáng đãng trong mọi công nghệ tiên tiến. d ) TBTĐN kiểu ống nhiệt, là loại TBTĐN dùng ống nhiệt để truyền tải nhiệt từ chất lỏng nóng đến chất lỏng lạnh. Môi chất trong những ống nhiệt nhân nhiệt từ chất lỏng 1, sôi và hoá hơi thành hơi bão hoà khô, truyền đến vùng tiếp xúc chất lỏng 2, ngưng thành lỏng rồi quay về vùng nóng để tái diễn quy trình. Trong ống nhiệt, môi chất sôi, ngưng và hoạt động tuần hoàn, tải 1 lượng nhiệt lớn từ chất lỏng 1 đến chất lỏng 2. a. Bình gia nhiệt hỗn hợp b. Thùng gia nhiệt khí hồi nhiệt c. Bình ngưng ống nước d. Lò hơi ống nhiệt 2. Phận Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Sơ Đồ Chuyển Động Chất Lỏng ( Với Loại Thiết Bị Có Vách Ngăn ) : Sơ đồ song song cùng chiều Sơ đồ song song ngược chiều Sơ đồ song song đổi chiều Sơ đồ giao nhau 1 lần Sơ đồ giao nhau nhiều lần. 3. Phận Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Thời Gian : Phân làm 2 loại Thiết bị liên tục : Như bình ngưng, calorifer Thiết bị thao tác theo chu kỳ luân hồi : như nồi thanh trùng, thiết bị sấy theo mẻ 4. Phân Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Công Dụng : Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho loại sản phẩm : như nồi nấu lò hơi Thiết bị làm mát để làm nguội loại sản phẩm đến nhiệt độ thiên nhiên và môi trường : như tháp giải nhiệt, binh làm mát dầu. Thiết bị lạnh để hạ nhiệt độ mẫu sản phẩm đến nhiệt độ nhở hơn nhiệt độ môi trường tự nhiên : như tủ lạnh, tủ đông Một vài đặt điểm của thiết bị ống lồng ống : Thực tế cho thấy rằng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống có cấu trúc rất ngăn nắp do hiệu suất cao trao đổi nhiệt cao. chúng có những ưu điểm nổi trội sau : – Thường được sử dụng để trao đổi nhiệt giữa những chất lỏng với nhau hoặc chất lỏng với môi chất đang sôi hay đang ngưng với năng lực trao đổi nhiệt lớn. – Cả hai môi chất khi hoạt động qua thiết bị đều hoạt động đối lưu cưỡng bức với vận tốc rất lớn nên thời hạn đạt được nhu yếu trao đổi nhiệt sẽ giảm xuống. – Kết cấu ngăn nắp, bảo đảm an toàn Tuy nhiên, chúng có những điểm yếu kém sau : những thi ết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống lúc bấy giờ chỉ là những ống trơn có hiệu suất cao thấp, không ít còn bị hạn chế, đặc biệt quan trọng trong trường hợp ngưng tụ môi chất, ống trơn sẽ hạn chế năng lực ngưng tụ của môi chất. Mặc khác, khi màng ngưng hình thành nó sẽ hạn chế quy trình trao đổi nhiệt giữa dòng hơi và mặt phẳng vật rắn. Trong những mạng lưới hệ thống Freon, thông số tỏa nhiệt khi ngưng khá thấp, vì thế cũng rất thiết yếu phải có những giải pháp để nâng cao hiệu suất cao trao đổi nhiệt, đặc biệt quan trọng là người ta sẽ làm cánh bên ngòai của ống trong để tăng cường năng lực tỏa nhiệt về phía môi chất. so với thiết bị này còn điểm yếu kém nữa là chế tao hơi phức tạp và khó vệ sinh. * Trong trong thực tiễn, ta có những loại thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống có những dạng như sau : Với những ưu điểm và điểm yếu kém trên ta thấy thiết bị dạng ống lồng ống là loại đang được sử dụng nhiều trên thị trường với tính ưu việc của nó Chương II : Tính toán phong cách thiết kế thiết bị Các thông số kỹ thuật khởi đầu : Nhiệt độ hơi vào : 1350C Nhiệt độ nước vào : 200C Nhiệt độ nước ra : 900C Lưu lượng nước : 6000 kg / h II. phong cách thiết kế thiết bị ngưng tụ ống lồng ống : A. Tính toán chọn số ống cho 1 hành trình dài n ’ Nhiệt do nước thu vào : Trong đó : khối lượng của nước ( kg ) C : nhiệt dung riêng của nước ( C = 1 kcal / kgđộ = 4,186 kj / kgđộ ) độ chênh lệch nhiệt độ nước ra và vào ( độ C ) Diện tích mặt phẳng trao đổi nhiệt của thiết bị Ta có : Trong đó : k : thông số truyền nhiệt F : diện tích quy hoạnh trao đổi nhiệt độ chênh lệch nhiệt trung bình Ta có : thông số hiệu chỉnh nhiệt độ Chọn ; Vì chọn thiết bị dạng ống lồng ống : Ta có : ( kcal / hm2độ ) chọn ( kcal / hm2độ ) Giả sử chọn thiết bị có hai hành trình dài như hình vẽ : Chọn ống thép inox : Với thông số kỹ thuật sau : chọn Số ống trong thiết bị : Ta có : chọn n = 28 ( ống ) Chọn 2 hành trình dài : n ’ = 14 B. Tính thông số truyền nhiệt kt ( tính theo vách phẳng ) Tính Ta có : ( w / mét vuông. độ ) ( 5 ) Với ts = tk = 1350C ( tra bảng thông số kỹ thuật của hơi bảo hòa ) ( 1 ) Chọn Tính : Ta có : Thể tích của nước : Vận tốc nước đi trong ống : Trong đó : : diện tích quy hoạnh của ống ( mét vuông ) : số ống trong một hành trình dài Ta có : Tra bảng 2.5 ( nước trên dường bảo hòa ) ( 1 ) với t = 550C ta được : Hệ số Raynoon : ( chảy rối ) ( 2 ) Xác định Nu : Ta có : ( w / mét vuông. độ ) = 2213,32 ( kcal / hm2. độ ) Tính chọn ; mét vuông. h. độ / kcal Chọn vật tư ống thép : l = 50 N / mét vuông. độ = 43 kcal / h. mét vuông. độ ( kcal / hm2. độ ) Sai số : đạt nhu yếu. C. kích cỡ vỏ ngoài thiết bị : Trong đó : n – Số ống t – khoảng cách giửa 2 ống ( t = 1.3 ÷ 1.6 dN ) chọn t = 1,5 dN k – thông số sắp xếp ống ( 0.75 ÷ 0.85 ) chọn k = 0,8 a – thông số hiệu chỉnh ( a = 1,05 ) vậy đường kính vỏ ngoài thiết bị là Chọn D = 192 ( m ) Tính toán miệng vào và ra của hơi : Miệng vào của hơi môi chất : Ta có : Chọn ω = 20 ( m / s ) ( so với hơi bảo hòa ) Và r = 2159,65 ( kj / kg ) ; Q = 420000 ( kcal / h ) Mặt khác : lưu lượng gas qua thiết bị là : Từ công thức : Q = m. r => m = = Ta có dT = Trong đó : m : khối lượng hơi vào khối lượng riêng tốc độ hơi vào Chọn đường kính trong ống bằng 95 mm, khi đó : ω = = Kích thướt Miệng ra môi chất lỏng : có kích thướt bằng kích thướt đường ống dẫn lỏng : Ta có : Chọn ω = 1 ( m / s ) ( 2 ) ( ω = 0.5 ÷ 2 m / s, so với nước ) Và = 1000 ( kg / m3 ) ; m = 0.2638 ( kg / s ) dT = chọn dt = 18 ( mm ) khi đó : ω = = Chọn đường ống nối từ bơm đến nguồn vào của thiết bị : Ta có : Trong đó : đường kính ống dẫn ( m ) lưu lượng ( kg / s ) = 1,667 ( kg / s ) khối lượng riêng của môi chất ( kg / m3 ) vận tốc dòng chảy trong ống ( m / s ) Ta có : chọn Cũng là đường kính đoạn cong 1800 ta chọn dT = 41 mm và dN = 48 mm Chương III : Tính trở lực thiết bị chọn bơm nước : Trở lực chọn bơm được tính như sau : H = ΔPTB + ΔP Trong đó : ΔPTB – là trở lực tại thiết bị ΔP – trở lực trên đường ống và những cua A. Tính trở lực của thiết bị : ΔPTB ΔPTB = ΔPms + ΔPcb Tính ΔPms : Trong đó : L : chiều dài ống hoặc kênh ( m ) d : đường kính ống ( m ) ρ : khối lượng riêng chất lỏng, ( kg / m3 ) ω : tốc độ dòng chảy ( m / s ) ζ : thông số ma sát Ở đây ta tính được dòng chãy rối với Re = 13331,2 Chảy rối : ζ = => = = 0,029 Ta có : L = ln = 2×2 = 4 ( m ) dT = 0.022 ( m ), , ω = 0,31328 ( m / s ) ΔPms = = ΔPms = = 573,82 ( Pa ) Tính ΔPcb : ( 4 ) Trong đó : ω – vận tốc dòng chảy, ( m / s ) ρ – tỷ lệ dòng chảy, ( kg / m3 ) ζ – thông số trở kháng cục bộ 1, Tại ống loe hình nón : Ta có : Trong đó : f1 = = = 0,00132 ( mét vuông ) ; f2 = = = 0,0289 ( mét vuông ) G = 1,667 ( kg / s ) ; = 985,67 ( kg / m3 ) ω2 = ( m / s ) Vì α = 300 nên ta có : k = 0.81 => ζc = k ( ) 2 = ΔPcb1 = n * = ( pa ) ( n = 2, có 2 đoạn loe lan rộng ra ) 2, Tại thu hẹp hình nón : Ta có : ( d1 / d2 ) = 192 / 48 = 4 Tra bảng ta được : ζc = 0.185 ; ω2 = 1.34 ( m / s ) ( 4 ) ΔPcb2 = = = 327,4 ( Pa ) 3, Tại vị trí thu hẹp bất thần : Ta có : f1 = = 0,0289 ( mét vuông ) f2 = = 5,32. 10-3 ( mét vuông ) ( ) = ( ) = 0.184 Tra bảng ta được : ζ = 0.45 ; ΔPcb3 = = 43,53 ( Pa ) 4, Tại vị trí lan rộng ra bất thần : Trong đó : tốc độ trong ống nhỏ tốc độ trông ống lớn 5, Tại 2 ống vòng 1800 : Ta có : r / R = 20,5 / 186 = 0.11 tra bảng ta thấy : ζc ( 900 ) ≈ 0.131 ( 5 ) ; α0 = 1800 => ( = 1, chọn lúc tính chọn dT co 1800 ) Tổng tổn thất cục bộ là : ΔPcb = ΔPcb1 + ΔPcb2 + ΔPcb3 + ΔPcb4 + ΔPcb5 = 1132,4 + 327,4 + 43,54 + 93,6 + 108,42 = 1705,35 ( Pa ) Vậy : Tổng tổn thất của thiết bị là : ΔPTB = ΔPms + ΔPcb = 573,82 + 1705,35 = 2279,17 ( Pa ) = = 0,254 ( mH2O ) B.Trở lực trên đường ống và trên những cua : Giả sử chọn : + = 15 ( mH2O ) Vậy : Tổng tổn thất của toàn mạng lưới hệ thống để chọn bơm : H = = 0,254 + 15 = 15,254 ( mH2O ) Theo ứng dụng chọn bơm của hãng EBARA ta chọn được bơm với thông số kỹ thuật sau : Model : EVM4 3N / 0.55 Năng suất : 1.67 ( l / s ) Cột áp : 15.6 mH2O Hiệu suất : 54.1 % TÀI LIỆU THAM KHẢO : Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nhà xuất bản giáo dục. Nguyễn Đức Lợi : Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Lạnh – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hoàng Đình Tín : Truyền Nhiệt Và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật PGS.TS Hoàng Văn Quý – GS.TS Nguyễn Cảnh Cầm, Bài tập thủy lực, Nhà xuất bản kiến thiết xây dựng – 2007. Hoàng Đình Tín – Bùi Hải, Bài tập nhiệt kỹ thuật .

Source: https://vvc.vn
Category : Đồ Cũ

BẠN CÓ THỂ QUAN TÂM

Alternate Text Gọi ngay