Tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm

hiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống 1.2.3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống xoắn ruột gà 1.2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống tưới 1.2.5 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 1.2.6 Thiết bị trao đổi nhiệt hai vỏ 12 1.2.7 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu 14 1.3 Các phương pháp tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp 15 1.3.1 Tính tốn theo hiệu số nhiệt độ trung bình logarit ∆Ttb 15 1.3.2 Phương pháp Kern 16 Các bước tính tốn .16 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 19 2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn TEMA 19 2.1.1 Thân vỏ 22 2.1.2 Phần đầu phần sau .23 2.1.3 Ống 24 2.1.4 Vỉ ống 24 2.1.5 Vách ngăn 25 2.1.6 Thanh giữ vách ngăn 27 SV : Phạm Thành Cơng – Máy hóa K60 2.1.7 Tấm ngăn thân vỏ 27 2.1.8 Tấm ngăn chia lối phần đầu phần sau .28 2.1.9 Đệm bịt kín 28 2.1.10 Rung động thiết bị .29 CHƯƠNG – TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG CHÙM

Đồ án chuyên ngành GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… SV : Phạm Thành Công – Máy hóa K60 NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… MỤC LỤC NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 1.1 Giới thiệu .3 1.2 Tổng quan thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp .4 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống 1.2.3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống xoắn ruột gà 1.2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống tưới 1.2.5 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 1.2.6 Thiết bị trao đổi nhiệt hai vỏ 12 1.2.7 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu 14 1.3 Các phương pháp tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp 15 1.3.1 Tính tốn theo hiệu số nhiệt độ trung bình logarit ∆Ttb 15 1.3.2 Phương pháp Kern 16 Các bước tính tốn .16 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 19 2.1 Giới thiệu tiêu chuẩn TEMA 19 2.1.1 Thân vỏ 22 2.1.2 Phần đầu phần sau .23 2.1.3 Ống 24 2.1.4 Vỉ ống 24 2.1.5 Vách ngăn 25 2.1.6 Thanh giữ vách ngăn 27 SV : Phạm Thành Cơng – Máy hóa K60 2.1.7 Tấm ngăn thân vỏ 27 2.1.8 Tấm ngăn chia lối phần đầu phần sau .28 2.1.9 Đệm bịt kín 28 2.1.10 Rung động thiết bị .29 CHƯƠNG – TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT LOẠI ỐNG CHÙM 30 3.1 Trình tự tính toán 30 3.2.1 Bước 1: Lựa chọn kiểu thiết bị 30 3.2.2 Bước 2: Lựa chọn chất tải nhiệt 35 3.2.3 Bước 3: Lựa chọn chế độ thủy động 38 3.2.4 Bước 4: Tính tốn cân nhiệt 40 3.2.5 Bước 5: Thông số vật lý lưu thể 41 3.2.6 Bước 6: Tính hiệu số nhiệt độ trung bình logarit ∆Ttb 42 3.2.7 Bước 7: Giả sử hệ số truyền nhiệt K’ 45 3.2.8 Bước 8: Tính diện tích trao đổi nhiệt .48 3.2.9 Bước 9: Chọn loại ống, kích thước cách xếp ống .48 3.2.10 Bước 10: Tính số ống .51 3.2.11 Bước 11: Tính đường kính vỏ 52 3.2.12 Bước 12: Lựa chọn vách ngăn .55 3.2.13 Bước 13: Tính hệ số cấp nhiệt đối lưu bên ống 57 3.2.14 Bước 14: Tính hệ số cấp nhiệt đối lưu ống 64 3.2.15 Bước 15: Tính hệ số truyền nhiệt K .69 3.2.16 Bước 16: Kiểm tra sai số K K’ 70 3.2.17 Bước 17: Tính tổn thất áp suất 70 3.2.18 Bước 18: Kiếm tra tổn thất .75 3.2.19 Bước 19: Tính tốn khí .75 SV : Phạm Thành Công – Máy hóa K60 3.2 U CẦU BÀI TỐN: 75 CHƯƠNG - KẾT LUẬN .84 PHỤ LỤC 85 Phụ lục 1: Các đồ thị mối quan hệ ε = f(R,S) [2,658] 85 Phụ lục 2: Bề dầy ống theo BWG (tube) .87 Phụ lục 4: Kích thước ống tiêu chuẩn (pipe) 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO .91 SV : Phạm Thành Cơng – Máy hóa K60 Đồ án chuyên ngành GVHD: TS Nguyễn Đặng Bình Thành NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: Phạm Thành Cơng MSSV: 20150450 Lớp: Máy Hóa – K60 Tên đề tài Tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm Các số liệu liệu ban đầu  Thông số đầu vào  Nhiệt độ đầu vào dầu kerosene: 200 oC  Nhiệt độ đầu vào nước: 30 oC  Nhiệt độ đầu dầu kerosene: 90 oC  Nhiệt độ đầu nước: 50 oC  Năng xuất thiết bị: 40000 kg/h  Áp suất dòng lưu thể: bar  Tổng thất áp suất cho dịng: tt=47,44 oC Độ nhớt nước 40 oC: 0,656 Độ nhớt nước 47,44 oC: 0,583 Ảnh hướng độ nhớt đến hệ số cấp nhiệt:     t  0,14  0, 656     0,583  0,14  1, 016 Khi hệ số cấp nhiệt tính đến ảnh hưởng thay đổi dộ nhớt  tr  1, 016.12697,  12909, 07(W / m C ) Tính lại nhiệt độ tường ống thì: t t=46,8 oC Độ nhớt nhiệt độ 46,8 oC 47,44 oC gần Hệ số cấp nhiệt đối lưu ống: 12909,07 Bước 14: Tính hệ số cấp nhiệt đối lưu ngồi ống Diện tích mặt cắt ngang dịng chảy ngồi ống: CT(3.47) ( p  d ng ) Dtr lvn (23,8125  19, 05).434,14.180 As  t   0, 00781( m ) pt 23,8125.10 Vận tốc lưu thể ống: CT(3.48) vng  Gng  11,111  1,94(m / s ) 730.0, 00781  As Đường kính tương đương ( đường kính thủy lực) lưu thể ống với cách xếp tam giác: CT(3.50) 1,1 1,1 Dtd  pt  0,917.d ng2   (23,81252  0,917.19, 052 )  13,52( mm)  d ng 19, 05 Chuẩn số Reynold: CT(3.51)  vng Dtd 730.1,94.13,52.103 Re    44726,88  0, 43.103 Chuẩn số Prandtl: CT(3.52) C  2, 47.0, 43 Pr  p   8, 046  0,132 Tra đồ thị Hình 3.12 với chuẩn số Re=44726,88 phần vách ngăn 25% ta có hệ số jh=0,0029 Bỏ qua thay đổi đội nhớt, chuẩn số Nusselt: CT(3.53) Nu  jh Re Pr 0.33     t  0,14  1  0, 0029.44726,88.8, 046    1 0,14  259,91 Khi hệ số cấp nhiệt đối lưu ống:  tr  Nu. 259, 91.0,132   2536, 41(W / m2 C ) dtd 13,52 Ước lượng nhiệt độ tường ngồi ống: Sử dụng cơng thức CT(3.38):  ng (tng  tt )  K (tng  ttr ) Với K=900 W/m2C,  tr  2536, 41(W / m C ) 2536,41.(200-tt)=900.(200-90) => tt=160,96 oC Độ nhớt nước 200 oC: 0,22 Độ nhớt nước 160,96 oC: 0,37 Ảnh hướng độ nhớt đến hệ số cấp nhiệt:     t  0,14  0, 22     0,37  0,14  0,93 Khi hệ số cấp nhiệt tính đến ảnh hưởng thay đổi dộ nhớt  tr  0, 93.2536, 41  2358,367(W / m C ) Tính lại nhiệt độ tường ống thì: tt=168,2 oC Độ nhớt nhiệt độ 168,2 oC 160,96 oC gần Hệ số cấp nhiệt đối lưu ống: 2358,367(W/m2 oC) Bước 15: Tính hệ số truyền nhiệt K Bảng 3.8: Nhiệt trở chất hữu lỏng: 0,0002 Nhiệt trở nước làm lạnh: 0,00025 Hệ số dẫn nhiệt thép carbon: 58 W/m oC 70 oC Hệ số truyền nhiệt K thiết bị: CT(3.62) 1   rng  K  ng  d ng d ng ln 2t  0, 0002  2358,36 dtr  d ng d tr  rtr  d ng d tr   tr 19, 05 19, 05 15, 75 19, 05   0, 00025   2.58 15, 75 15, 75 12909, 07 19, 05.103.ln => K= 951,16 W/m oC Bước 16: Kiểm tra sai số K K’ Giá trị sai số hệ số truyền nhiệt giả sử K’ K tính được:  K  K ' 951,16  900  100  6% K' 900