Расчетная работа - Расчет теплообменников-утилизаторов

схемы.dwg

Расчетная работа.docx

Пермский государственный технический университет.
Строительный факультет.
Расчет теплообменников-утилизаторов тепла удаляемого воздуха
Для пластинчатого теплообменника:
Расстояние между пластинами – 7 мм;
Вид набивки – плоская ();
Набивка – алюминиевая фольга толщ. 015 мм
По температуре приточного и вытяжного воздуха найдем его физические параметры:
РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Определить геометрические размеры теплообменника:
Принимаем размеры теплообменника: a=0686 м;b=0637 мм;h=0630 мм.
Зная расстояние между пластинами определяем следующие величины:
- удельная площадь поверхности F =292 м2м3;
- удельная площадь живого сечения для прохода воздуха fуд =0978 м2м3;
- эквивалентный диаметр канала DЭКВ = 0014 м.
Определяем площадь живого сечения для прохода воздуха:
Определяем площадь теплообменной поверхности в потоке вытяжного и приточного воздуха:
Определим массовую скорость движения воздуха в живых сечениях теплообменника:
Определяем истинную скорость воздуха в каналах с учетом набивки:
Определим критерий Рейнольдса:
Определим критерий Нуссельта который характеризует процессы теплообмена:
Определим коэффициент теплоотдачи:
Определяем коэффициент теплопередачи:
ор – эффективность оребрения:
kк – коэффициент учитывающий термическую эффективность контакта воздуха с пластиной принимаем kк = 07;
F – общая площадь теплообменной поверхности м2
Fпл – общая площадь пластин м2:
F1пл – площадь одной пластины м2:
n – количество пластин в утилизаторе:
lпл – расстояние между пластинами м
р – эффективность ребра определяется в зависимости от величины (lР т)
По графику определяем р
Определим критерий Фурье:
Определяем отношение водяных эквивалентов:
В зависимости от Ф и по графику определяем температурную эффективность:
Определим конечные температуры приточного и вытяжного воздуха:
температура точки росы tт.р.= 05С.
tт.р. tквыт. в вытяжном канале нет опасности замерзания
Определим количество утилизированного тепла:
Определим аэродинамическое сопротивление:
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
В качестве теплообменников применяются калориферы стальные пластинчатые много ходовые средней модели КВС-П. В качестве промежуточного теплоносителя применяется вода. Для обеспечения циркуляции промежуточного теплоносителя применяются центробежные насосы также система утилизации оборудуется расширительным баком предназначенным для заполнения циркуляционного контура промежуточным теплоносителем.
Определяем необходимое живое сечение по воздуху теплообменников в вытяжном и приточном каналах:
Выбираем тип количество и способ установки теплообменников: выбираем теплообменники типа:
Вычислим фактическую массовую скорость движения воздуха для принятого теплообменника:
Определим расход промежуточного теплоносителя:
Gвmax - максимальный расход воздуха Gвmax =Gпр = 6000 кгч
сж – удельная теплоемкость промежуточного теплоносителя сж = 421 кДжкгС
св –удельная теплоемкость приточного воздуха св = 1005 кДжкгС
– отношение водяных эквивалентов при температуре приточного воздуха tнпр = 2С
Вычисляем отношение водяных эквивалентов в теплообменниках канала с меньшим расходом воздуха:
Определяем скорость движения промежуточного теплоносителя в трубках теплообменников в вытяжном и приточном каналах:
По вычисленным значениям и определяются коэффициенты теплопередачи kпр и kвыт по справочнику: для калориферов КВС-П:
Уточняем коэффициенты теплопередачи kф с учетом температурной поправки at (которая в свою очередь зависит от tср = и следовательно равна at =115)
Определим необходимую общую теплообменную поверхность воздухонагревателей
Определим требуемое количество теплообменников n установленных последовательно по ходу движения воздуха:
Вычислим фактические общие теплообменные поверхности
Определяем фактические безразмерные параметры (критерии Фурье)
Рассчитываем относительные перепады температур в теплообменниках пр и выт по графику с учетом Фф и W:
Находим общий относительный перепад (общая температурная эффективность установки) по приточному каналу:
- поправочный коэффициент учитывающий увеличение теплового потока за счет выпадения конденсата на поверхности воздухоохладителя = 1 т.к. tвыт = 35 С >0 С
Вычислим конечные температуры приточного и вытяжного воздуха:
Определяем температуры промежуточного теплоносителя на входе в воздухонагреватель и воздухоохладитель:
Определяем количество сэкономленного тепла:
РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РЕГЕНЕРАТОРА
Выбираем тип регенератора по производительности:
Lmax= Gmax ρ3600=600012843600 =130 м3с. Выбираем для расчета регенератор типа ВРТ-2 с регулярной насадкой из алюминиевой фольги толщиной = 01 мм с высотой канала 18 мм и шагом между гофрами 35 мм
Выписываем технические показатели регенератора и физические свойства алюминиевой фольги:
Технические показатели и характеристики:
Диаметр ротора – DР = 2 м
Глубина насадки – b = 024м
Частота вращения насадки – n = 10 обмин
Эквивалентный диаметр каналов – dЭ = 00017
Показатель компактности фактической поверхности – φм =2497 м2м3
Отношение живого сечения каналов к фронтальной поверхности насадки = 0875м2м2
Физические свойства алюминиевой фольги
Плотность алюминиевой фольги - ф = 2500 кгм3
Теплоемкость алюминиевой фольги – сф = 084кДжкгС
Вычислим живые сечения для воздушных потоков:
Определим двухстороннюю поверхность теплообмена омываемую воздушными потоками:
Определим скорость движения воздуха через насадку:
Определим критерий Рейнольдса по формуле:
Определим критерий Нуссельта:
Определяем водяные эквиваленты воздушных потоков:
Определяем число единиц переноса тепла в регенераторе:
Определим массу насадки как массу алюминиевой фольги содержащейся в объеме насадки учитывая что поверхность фольги омывается воздухом с двух сторон:
Определим соотношение водяного эквивалента насадки и минимального водяного эквивалента воздушного потока:
т.к. данное отношение = 1902 > 5 то поправочные коэффициент П учитывающий частоту вращения насадки равен : .
Определим эффективность теплообмена по формуле:
Определяем температуру воздуха на выходе из регенератора:
Определим температуру поверхности на входе в регенератор со стороны соответственно приточного и вытяжного воздуха:
Определим аэродинамическое сопротивление регенератора:
Рн – аэродинамическое сопротивления насадки:
тр – коэффициент местного сопротивлениятр = 04 при Re =1193 (прил 1[3])
тр – коэффициент местного сопротивлениятр = 055при Re =9093 (прил 1[3])
Рвх– потери на входе в насадку:
kвх – 087 (см прил 4)
kвх – 094 (см прил 4)
Рвых – потери на выходе из насадки:
С промежуточным теплоносителем
Вывод: для данных исходных параметров вытяжного и приточного воздуха наиболее выгодным решением является применение вращающегося теплообменника т.к. у него более высокая температурная эффективность и величина сэкономленного тепла кроме того для данного теплообменника самые низкие потери давления по воздуху.
Рекомендации по проектированию систем утилизации тепла удаляемого воздуха Сост. Ю.Г. Грачев; Перм. политехн. ин-т. Пермь 1992.
Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха с вращающимися регенераторами Метод. руководство; ПГТУ. Пермь 2000.