View
272
Download
11
Category
Preview:
DESCRIPTION
BRODSKI POMOĆNI STROJEVI. Izmjenjivači topline. Izmjenjivači topline. Termoenergetski uređaji u kojima se izmjenjuje toplina između dvije struje tekućina. Koriste se u brodskim sustavima: hlađenja motora, ulja za podmazivanje, zraka za prednabijanje, goriva, tereta. Podjela. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Izmjenjivači toplineIzmjenjivači topline
BRODSKI POMOĆNI BRODSKI POMOĆNI STROJEVISTROJEVI
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Izmjenjivači toplineIzmjenjivači topline
Termoenergetski uređaji u kojima se izmjenjuje toplina između Termoenergetski uređaji u kojima se izmjenjuje toplina između dvije struje tekućina. Koriste se u brodskim sustavima:dvije struje tekućina. Koriste se u brodskim sustavima: hlađenja motora,hlađenja motora, ulja za podmazivanje,ulja za podmazivanje, zraka za prednabijanje,zraka za prednabijanje, goriva,goriva, tereta.tereta.
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
PodjelaPodjela
rekuperatorirekuperatori regeneratoriregeneratori direktni (izravni) izmjenjivačidirektni (izravni) izmjenjivači
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
RekuperatoriRekuperatori
istosmjerniistosmjerni protusmjerniprotusmjerni križnikrižni
ISTOSMJERNI REKUPERATOR PROTUSMJERNI REKUPERATOR
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
Izmjena topline može biti:Izmjena topline može biti: provođenje (kondukcija),provođenje (kondukcija), konvekcija,konvekcija, zračenje (zanemarivo).zračenje (zanemarivo).
Stijenka koja odvaja dvije struje tekućina je cijevnog ili Stijenka koja odvaja dvije struje tekućina je cijevnog ili pločastog oblika.pločastog oblika.
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
PRIJELAZ PROVOĐENJE PRIJELAZ topline topline topline
topliji fluid toplija stijenka hladnija stijenka hladniji fluid
║ ▲╚═══════► PRIJENOS (PROLAZ) topline ══════════╝
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
Toplinski tok u protusmjernom pločastom rekuperatoru:Toplinski tok u protusmjernom pločastom rekuperatoru:
kk ... koeficijent prolaza topline [W/m ... koeficijent prolaza topline [W/m22K],K], AA ... površina preko koje se izmjenjuje toplina [m ... površina preko koje se izmjenjuje toplina [m22],], ΔΔmm, log , log ... srednja logaritamska razlika temperatura [K]:... srednja logaritamska razlika temperatura [K]:
,logmk A
, log( ) ( )
ln
ulaz izlaz izlaz ulazulja vode ulja vode
m ulaz izlazulja vodeizlaz ulazulja vode
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
1 2
1 2
1 1
1 1i
u v
ko
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
Toplinski tok u protusmjernom cijevnom rekuperatoru:Toplinski tok u protusmjernom cijevnom rekuperatoru:
LL ... duljina cijevi [m] ... duljina cijevi [m] kk ... koeficijent prolaza topline [W/mK] ... koeficijent prolaza topline [W/mK]
,log2 mk L
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
2 3 4
1 1 1 2 2 3 4
11 1 1 1 1
ln ln lnu v
kR R R
R R R R R
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
U inženjerskim proračunima se koristi sljedeći izraz:U inženjerskim proračunima se koristi sljedeći izraz:
pri čemu se otpori uslijed onečišćenja određuju iskustveno.pri čemu se otpori uslijed onečišćenja određuju iskustveno.
11 1 1
lnzu v zv
u u u u v v v
ko R o
R R R R R
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
Općenito se koeficijent prijelaza topline računa kao:Općenito se koeficijent prijelaza topline računa kao:
Nu … Nusseltova značajka,Nu … Nusseltova značajka, Pr ... Prandtlova značajka,Pr ... Prandtlova značajka, Re ... Reynoldsova značajka (bitna kod prisilnog strujanja),Re ... Reynoldsova značajka (bitna kod prisilnog strujanja), Gr ... Grashoffova značajka (bitna kod prirodnog strujanja)Gr ... Grashoffova značajka (bitna kod prirodnog strujanja)
Nu Nu(Pr, Re, Gr)d
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
Za dovoljno duge cijevi (Za dovoljno duge cijevi (LL>40>40dd) na unutarnjoj strani vrijedi:) na unutarnjoj strani vrijedi:
Pri čemu su:Pri čemu su:
0.75
0.125
0.0398 Pr ReNu
1 1.74 Re (Pr 1)u ud
1 4 4 4Re u
u u u
w d V V m
n d n d n d
Pr p pc c
a
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
S vanjske strane cijevi vrijedi prema Grimsonu:S vanjske strane cijevi vrijedi prema Grimsonu:
0.61 0.31Nu 0.32 Re PraA
df
Re e a
ulja
w d
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Termodinamičke osnoveTermodinamičke osnove
Ako je broj redova cijevi manji od 10, koeficijent prijelaza Ako je broj redova cijevi manji od 10, koeficijent prijelaza topline se smanjuje za faktor prema tablici:topline se smanjuje za faktor prema tablici:
Koeficijent prijelaza topline za pločaste izmjenjivače nije Koeficijent prijelaza topline za pločaste izmjenjivače nije moguće jednoznačno odrediti. Određuje se toplinski tok za moguće jednoznačno odrediti. Određuje se toplinski tok za jednu ploču u ovisnosti o razlici temperatura na ulazu te jednu ploču u ovisnosti o razlici temperatura na ulazu te prema tome potreban broj ploča.prema tome potreban broj ploča.
Broj redova
10 8 6 4 2 1
fZ 1 0.98 0.95 0.88 0.79 0.7
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Proračun pada tlakaProračun pada tlaka
Kroz cijevi:Kroz cijevi:
Linijski pad tlakaLinijski pad tlaka Lokalni pad tlakaLokalni pad tlaka
λλ je faktor trenja i određuje se prema Moodyevom dijagramu. je faktor trenja i određuje se prema Moodyevom dijagramu.
ξξ je faktor dodatnog otpora i određuje se prema tablicama.je faktor dodatnog otpora i određuje se prema tablicama.
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Moodyev dijagramMoodyev dijagram
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Lokalni gubiciLokalni gubici
utjecanje u veliki spremnik utjecanje u veliki spremnik = 1 = 1 ušće (uvaljana cijev) ušće (uvaljana cijev) = 0.5 = 0.5 zakretanje protoka u cijevi za 180 °:zakretanje protoka u cijevi za 180 °:
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Pad tlaka na strani uljaPad tlaka na strani ulja
Po formuli:Po formuli:
gdje je:gdje je: … Eulerov (kavitacijski) broj… Eulerov (kavitacijski) broj
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Pad tlaka na strani uljaPad tlaka na strani ulja
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
KonstrukcijaKonstrukcija
Cijevni izmjenjivačiCijevni izmjenjivači
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Cijevi od bakra, admiralitetske mjedi, legure bakra i nikla, nehrđajućeg čelika ili titana
Plašt od mjedi ili nehrđajućeg čelika
Prirubnice velikog promjera zbog manje potrebne brzine i manjeg pada tlaka
Prirubnice napravljene prema standardima i moguće ih je rotirati za po 90°
1, 2 ili 4 prolaza Postolje je podesivo zbog lakše montaže
Cijevi su uvaljane u pregradu komore, u nekim slučajevima zavarene ili zalemljene
Komore od čeličnog lijeva, bronce ili nehrđajućeg čelika
Zazori u pregradama trebaju biti što manji kako bi se smanjilo prostrujavanje tekućine
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Pločasti izmjenjivačiPločasti izmjenjivači
Sastoje se od blisko postavljenih ploča između kojih Sastoje se od blisko postavljenih ploča između kojih naizmjenice struje toplija i hladnija tekućina.naizmjenice struje toplija i hladnija tekućina.
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Pločasti izmjenjivačiPločasti izmjenjivači
rastavljivirastavljivi zabrtvljenizabrtvljeni
nerastavljivinerastavljivi zavareni (čelik)zavareni (čelik) zalemljeni (bakar)zalemljeni (bakar)
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Pločasti izmjenjivačiPločasti izmjenjivači
Konfiguracija i oblika ploča se bira kako bi se intenzivirale Konfiguracija i oblika ploča se bira kako bi se intenzivirale turbulencije i povećao koeficijent prijelaza topline.turbulencije i povećao koeficijent prijelaza topline.
H-pločaH-ploča V-ploča V-ploča
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Usporedba cijevnih i pločastih izmjenjivača toplineUsporedba cijevnih i pločastih izmjenjivača topline
ekonomske značajkeekonomske značajke pogonske značajkepogonske značajke težina i dimenzijetežina i dimenzije pouzdanostpouzdanost
Brodski pomoćni strojevi: Izmjenjivači topline
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnjeKatedra za strojeve i uređaje plovnih objekata
Hladnjak ulja za podmazivanjeHladnjak ulja za podmazivanje
Morska voda Ulje za podmazivanje SAE 30Protok [m3/h] 310 270Promjena temperature [°C] s 32 na 34.1 s 50.7 na 45Dozvoljeni pad tlaka [bar] 0.5 (0.2) 1.0 (0.5)Izmijenjena toplina [kW] 735.6
PločastiVaritherm 805 HV
CijevniH2 711/2750
Površina za izmjenu topline [m2] 74 147Koeficijent prolaza topline – čisto [W/m2K] 813 386Koeficijent prolaza topline – prljavo [W/m2K] 669 350Broj ploča/cijevi 153 1460Dimenzije ploče/cijevi 0.49 m2 12x1Pad tlaka ulje/voda [bar] 0.98/0.51 0.98/0.31Duljina/visina/širina [mm] 2052/910/1578 3576/860/970Materijal površine i debljina stjenke [mm] Titan, 0.6 CuZn21Al12, 1Težina praznog [kg] 1391 2790Duljina za izvlačenje cijevnog registra [mm] - 2750
Recommended