Водоохлаждаемый газоход, охлаждение газа в трубе с помощью трубок с холодной водой Опции

[Punch7]

Здравствуйте, хотел бы обратится к Вам с вопросом уважаемые форумчане. Есть водоохлаждаемый газоход длиной 50 метров, диаметр газохода 2,4 метра, внутри вдоль всего газохода находятся трубки с водой. Собственно по трубе движется газ с начальной температурой 1200 градусов,температура воды в трубках 40-50 градусов, расход воды 600 мкуб в час, расход газа 200000 нмкуб в час, расчет можно производить для воздуха. Нужно рассчитать перенос тепла через весь газоход, плотность потока через стенку, температуры стенок газохода. Интересует Ваше мнение, литература по этой тематике, наводки на правильное решение, полностью за меня естественно не нужно ничего делать. По собственным расчетам получил следующие данные

[Punch7]

Здравствуйте, хотел бы обратится к Вам с вопросом уважаемые форумчане. Есть водоохлаждаемый газоход длиной 50 метров, диаметр газохода 2,4 метра, внутри вдоль всего газохода находятся трубки с водой. Собственно по трубе движется газ с начальной температурой 1200 градусов,температура воды в трубках 40-50 градусов, расход воды 600 мкуб в час, расход газа 200000 нмкуб в час, расчет можно производить для воздуха. Нужно рассчитать перенос тепла через весь газоход, плотность потока через стенку, температуры стенок газохода. Интересует Ваше мнение, литература по этой тематике, наводки на правильное решение, полностью за меня естественно не нужно ничего делать. По собственным расчетам получил следующие данные

[Punch7]

Здравствуйте, хотел бы обратится к Вам с вопросом уважаемые форумчане. Есть водоохлаждаемый газоход длиной 50 метров, диаметр газохода 2,4 метра, внутри вдоль всего газохода находятся трубки с водой. Собственно по трубе движется газ с начальной температурой 1200 градусов,температура воды в трубках 40-50 градусов, расход воды 600 мкуб в час, расход газа 200000 нмкуб в час, расчет можно производить для воздуха. Нужно рассчитать перенос тепла через весь газоход, плотность потока через стенку, температуры стенок газохода. Интересует Ваше мнение, литература по этой тематике, наводки на правильное решение, полностью за меня естественно не нужно ничего делать. По собственным расчетам получил следующие данные

Прикрепленные файлы

 _____________________________.xlsx ( 21,62 килобайт ) Кол-во скачиваний: 16

 

[Twonk]

Смотрите "Методику теплового и гидравлического расчета теплообменников" от ВНИИНефтеМаш или аналогичные от других профильных институтов

По вашему файлу:
1) В первом посте указано, что внутри трубы 1200 теплообмен происходит через множество трубок с водой. Количество и диаметр трубок не даны. А в расчете за площаддь теплообмена принята наружная поверхность трубы 1200. Где правда?

2) Я так понял вы сделали расчет для пяти участков трубы. При этом участок с самым горячим газом охлаждается самой холодной водой, то есть у вас схема с прямоточным течением сред. Это наименее эффективная схема, противоток обеспечит более эффективный теплосъем.

3)Формула расчета коэффициента теплопередачи - где вы такую взяли? Я с такой не знаком. Зачем используется в расчете диаметр трубопровода и не используется толщина стенки трубопровод? Также принимать коэффициенты теплоотдачи газ-стенка и стенка-вода по справочным величинам для проверочного расчета некорректно. Их нужно рассчитывать через критерий Нуссельта.

4) Постулат о неизменности плотности теплового потока по длине трубы при снижении температуры сред при прямотоке вызывает сомнение.

[Twonk]

5) Откуда такая уверенность, что на каждом участке 10 метров вода нареется именно на 3 градуса?

6) Если посчитать количество тепла для обоих сред на всю дину через Q= C*m*(t2-t1) получается в 2 раза меньше чем в строках 53 и 54

Одним словом, в институте мне бы не зачли такую работу. В общем случае расчет нужно вести примерно так:
1) Принять коэффициент теплопередачи К для теплообменника воздух-вода из литературы - нашел на этом форуме величину 40-50, но можно принять и из расчета ячейку Х29. Определить тепловую схему теплообменника сопоставляя основное уравнение теплопередачи Q=K*F*dT и урвнение количества тепла при нагреве веществ. Qi= C*m*(t2-t1). Методом подбора нужно принять начальную и конечную температуру сред, чтобы Q1 и Q2 для воды и газа совпадали, при этом чтобы соблюдалось основное уравнение теплопередачи при расчете dT как разница средних температур сред.

2) Принять температуру стенки с одной стороны. Рассчитать температуру стенки с другой стороны через теплопроводность и толщину.

3) Рассчитать критерии Нуссельта для воды и газа на основании их расхода, вязкости и плотности при средних температурах и температурах стенки.

4) Рассчитать теплоотдачи газ-стенка а1 и стенка-вода а2 из полученных Нуссельтов.

5) Рассчитать уточненный коэффициент теплопередачи через К=1/(1/а1+s/Л+1/а2). s -толщина стенки теплообмена, Л - типа лямбда, теплопроводность.

6) Найти количество передаваемой теплоты через основное уравнение Q=K*F*dT. Если не совпадает с Q из пункта 1, расчет повторяем для нового Q

Недавно был один горячий топик - я там прикреплял методичку с теорией теплопередачи http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=1...p;#entry1473582

[Punch7]

Добрый день Twonk, Благодарю Вас за разбор полетов, обязательно внесу исправления, по заданным вопросам хотел пояснить.
1) Диаметр трубы 2,4 метра, трубок 64 каждая 18 мм диаметром.
2) Делил газоход на 5 частей для удобства расчета, был задан противоток, просто не знал как это реализовать, теперь понял.
3) Формула коэффициента полной теплопередачи была взята из соображения того что теплопередача происходит через цилиндрическую стенку а не плоскую, для которой Вы указываете формулу ниже. На форуме вычитал что при такой толщине стенки теплообмена это нецелесообразно, так что считаю по Вашей.
4) Согласен что это не верно, никак не мог увязать охлаждение со скоростью потока газа, но теперь понял.
5) У меня была температура воды на входе и на выходе, соответственно я решил равномерно разделить на участки охлаждения.
6) Пошел пересчитывать)
Ещё раз спасибо.

[Twonk]

Если вам известно (выдано) изменение температуры воды, тогда с пунктом 1 проще - изменение тепла газа нужно приравнять к изменению тепла воды, потом находми среднелогарифмическую разницу температур (температурный напор), далее из напора находим средние температуры сред и далее по п2.

Насчет количества трубок - вы не прокачаете 600 м3/ч воды через 64 трубки диаметром 18 мм. В теплообменниках есть типа эмпирическое правило - скорость среды в трубках от 1 до 3 м/с

[Punch7]

Газ должен охладиться до 500 градусов, в этом цель задачи как бы выяснить хватит ли этих условий чтобы охладить его до данной температуры, а вода по условию не должна быть больше 50 на вход 40 градусов, насчет трубок да не прав, там их гораздо больше. Вопрос собственно в том что сравнивать надо изменение температуры на всем участке или же можно делить на части как сделано в файле?

[Twonk]

Можно выполнять расчет, разбивая схему на отдельные участки. Сложность расчета от этого вырастет. И я бы подбирал какие-то стандартные теплообменные аппараты, а не условную трубу длиной 50 метров

[Punch7]

Я знаю что это водоохлаждаемый газоход, а как из него перейти к конкретике не знаю, примерно понимаю что схема труба в трубе

В литературе много разных формул и не понятно по какой температуре считать критерии по средней, логарифмической или температуры стенки использовать, в общем запутался

[Punch7]

Получилось что при изменении температуры воды на 10 градусов газ охладится на 160 градусов, но это без учета скоростей и времени нахождения газа в трубе, с этим проблема как всё это связать.

[Nemesis]

В жизни это работать не будет (охлаждение с 1200 до 500 С). Обычно такие рубашки из трубок применяют на газоходах в металлургии, но там они призваны охлаждать стенку газохода, а не газ в трубе. Холодным будет только ближний слой газа у стенки, ядро потока будет горячее, т.к. внутри не будет турбулизации. В промышленности такие температуры газа охлаждают разбавлением, подачей диспергированной воды и прочими хитростями.

[Punch7]

Здравствуйте, пересчитал, посмотрите файл, проверьте

Прикрепленные файлы

 _____________________________.xlsx ( 22,66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 6

 

[shvet]

В жизни это работать не будет (охлаждение с 1200 до 500 С).

Это похоже на диплом или курсач. В дипломе работать будет.