Studiul Performanțelor Termodinamice ale unui Schimbător de Căldură cu Țevi și Manta

1.1 Scopul lucrarii

Scopul lucrarii este de a studia functionarea din punct de vedere termic a unui schimbator de caldura cu

tevi si manta, prin determinarea performantelor sale si compararea acestora cu cele rezultate din

calculul care a stat la baza proiectarii aparatului.

1.2 Descrierea instalatiei de lucru

Schema de principiu a instalatiei este prezentata în Figura 1, curgerea celor doua fluide fiind în

echicurent sau contracurent (functie de circuitul realizat). Apare calda curge prin tevile interioare, iar

apa rece prin spatiul dintre tevi si manta.

Figura 1. Schema de principiu a instalatiei

Schimbatorul de caldura teava în teava are urmatoarele caracteristici:

Conductivitatea termica a tevilor interioare

(inox)

li

16,2 W/m/K

Conductivitatea termica a mantalei

(plexiglas)

le 0,19 W/m/K

Diametrul interior al tevii interioare di 0,00515 m

Diametrul exterior al tevii interioare de 0,00635 m

Diametrul mediu al tevii interioare

Grosimea peretelui tevii interioare

Numarul de tevi n 7

Lungimea tevilor L 0,144 m

Sectiunea de curgere prin tevi

Suprafata de schimb de caldura S n d L m = ×p × × 1,8209E-02 m2

Diametrul interior al mantalei Ds=Di 0,044 m

Diametrul exterior al mantalei De 0,05 m

Grosimea peretelui mantalei

Numarul de sicane ns 2

Distanta dintre sicane Ls 0,048 m

Distanta pana la prima sicana Ls1 0,048 m

Pasul dintre tevi s = Ltp 0,0125 m

Unghiul dintre tevi qtp 30 º

Distanta pe verticala intre tevi pn tp L = 0,5× L 0,00625 m

Distanta pe orizontala intre tevi pp tp L = 0,866 × L 0,010825 m

Diametrul ultimului rand de tevi

Spatiul de la ultimul rand de tevi la manta

Inaltimea partii decupate din sicana Lbh 0,010 m

Cota decuparii sicanei

Distanta dintre doua sicane Lbc 0,048 m

Distanta de la capete fata de prima si

ultima sicana

Lbi = Lb0 0,048 m

Numarul de sicane Ns 2

Grosimea placii tubulare Lts 0,0115 m

Lungimea egala cu suma tuturor

distantelor dintre sicane

Lti 0,144 m

Lungimea nominala a tevii t ti ts L = L + 2 × L 0 0,1670 m

Lungimea efectiva de transfer de caldura L=Lta 0,144 m

Marimea spatiul liber dintre sicana si

manta sb s L = 1,6 + 0,004 × D 0,0016 m

Diferenta intre diametrul gaurilor din

sicana si diametrul exterior al tevilor

Ltb 3,0E-04 m

Diametrul exterior al sicanelor s s sb D = D + L '

D's 0,046 m

Numarul de randuri de tevi intre ferestrele

sicanelor

Distanta pe care fluidul curge transversal

peste sicana

Numarul de randuri de tevi strabatute

transversal de fluid in zona ferestrelor

sicanelor

Numarul de randuri de tevi care este

efectiv strabatut de fluid in curent

incrucisat

c tcc tcw N = N + N 2

Caracteristicile geometrice ale sicanei

segment

Unghiurile la centru sub care se vede

taietura sicanei

Suprafata ferestrei sicanei ( )

Fractia de tevi in zona ferestrei

Fractia de tevi strabatuta in curent

incrucisat c w F =1 2× F 0,890

Suprafata din fereastra sicanei ocupata

Suprafata din fereastra sicanei strabatuta

de fluid w wg wt A = A  A 2,476E-04 m2

Diametrul hidraulic al sicanei ( /360)

Suprafetele de curgere

Suprafata intre fasciculul de tevi si manta