Springen naar inhoud

Warmtewisselaar, warmtewisselend opp uitrekenen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

brojap

    brojap


  • 0 - 25 berichten
  • 2 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 11 september 2013 - 11:23

Goeidag allemaal,

als stageopdracht moet ik een warmtewisselaar uitrekenen en ontwerpen.
Momenteel kom ik volgens mij een veel te hoge waarde uit qua lengte.Simpele voorstelling Warmteoverdracht.PNG

Bij deze de berekeningen:

Tegenstroomww met als op te warmen medium lucht met de volgende gegevens:
Tin = 18°C Tuit = 80°C
c = 1000 J/kgK ρ = 1,22 kg/m³ v = 250 m³/h

Het medium waarmee we de lucht gaan opwarmen is verzadigde stoom:
p = 2 bar Tin = 120,21°C (stoomtabel)

ρ = 1,129 kg/m³ (uit stoomtabel, uitgerekend met pv = mRT geeft dit 1,103 kg/m³)


Eerst en vooral het vermogen van de WW uitrekenen met de volgende formule:
Q = m * c * Δh = [(250 m³/h * 1,22 kg/m³) / 3600] * 1 kJ/kgK * (115.5 kJ/kg – 52 kJ/kg) = 5,38 kW


De waarden van h haalde ik uit het Mollierdiagram. Ook heb ik het uitgerekend met Q = m * c * ΔT, Dit gaf als resultaat Q = 8,66 kW (ik vermoed dat ik hiermee moet verder rekenen).


Hierna tel ik c uit van stoom:

c = h”/Tin_stoom= 2706/393,21 = 6.88 kJ/kgK


Om daarna de lengte uit te tellen van de WW gebruik ik de volgende formule voor meervoudige pijpleidingen:
Q = 2*π*L*(Tin_stoom – Tin_lucht)/[(1/(α1*r1))+Σ(ln(rgr/rkl)/λ)+ (1/(α2*r2))]
In bijlage is een tekening bijgevoegd met de voorstelling van de warmtedoorgang die er vereist is.

Om dan hierin αlucht en αstoom te berekenen heb ik gebruik gemaakt van Prandtl, Nusselt en Reynolds:

Lucht:
Pr = (c * η) / λ = (1000 J/kgK * 0,0000182 Pas) / 0,024 W/mK = 0.758
Re = (ρ*v*ø) / η = (1,22 * 3,543 * 0,158) / 0,0000182 = 37 525,54
Ø = 0,158 m -> A = 0,0196 m²
v = 250 m³/h / (3600 * 0,0196 m²) = 3,543 m/s
Nu = [(f/8)*(Re-1000)*Pr]/[1+12,7*((f/8)^1/2)*((Pr^2/3)-1)] = 87.449
f = (0,79* ln(Re) – 1,64)^-2 = 0.022404
Gnielinski correlation mannier via en.wiki (gedwongen convectie in een pijpleiding)
Via Nu = (α * ø ) / λ => αlucht = ( 87,449 * 0,024 ) / 0,158 = 13,28 W/m²K


Stoom:

Pr = 1,1 uit een grafiek van de stoomtabellen via thermopedia.com

Re = (ρ*v*ø) / η = (1,129 * 25,88 * (0,227-0,167)) / 0,000013 = 134 854,708
Ø = øgr - økl = 0,227-0,167
v = [Q/r] / Aaanvoer = 8660 W / [(h” – h’) * (π*Daanvoer²/4)] = 8660 / [ (2706 – 504,7)*10^3*(π*0,015²/4)] = 25,88 m/s

Nu = [(f/8)*(Re-1000)*Pr]/[1+12,7*((f/8)^1/2)*((Pr^2/3)-1)] = 299,639
f = (0,79* ln(Re) – 1,64)^-2 = 0,0169

Gnielinski correlation mannier via en.wiki (gedwongen convectie in een pijpleiding)


Via Nu = (α * ø ) / λ => αstoom = ( 299,639 * 28*10^-3 ) / (0,227-0,167) = 139,832 W/m²K

Verdere overdrachtberekeningen:

Σ(ln(rgr/rkl)/λ):

R1: 1ste RVS wand: ln(r2/r1)/15 = 0,001667 m²K/W
R2: 1ste geleidingspasta: ln(r3/r2)/5 = 0,00123 m²K/W
R3: 1ste RVS wand: ln(r4/r3)/15 = 0,001616 m²K/W
R4: 1ste αlucht: 1 / αlucht * r1 = 0,953 m²K/W
R5: 1ste RVS wand: 1 / αstoom * r4 = 0,0856 m²K/W

R = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 = 1,0432 m²K/W


U = 1 / R = 0,959 W/m²K


Zoals in bovenstaande formule: Q = 2*π*L*(Tin_stoom – Tin_lucht)*U
L = Q / (2*π * (Tin_stoom – Tin_lucht)*U) = 8660 / ( 2 * 3,14 * ( 120,21 – 18) * 0,959) = 14,06 m

En deze waarde is volgens mij veel te hoog.
Kan iemand mij helpen, heb ik verkeerde formules, constanten, rekenfouten, …

Moet het uitgeteld worden met het logaritmisch temperatuursverschil? Want ik krijg niet echt vat op een aanvaardbare uitkomst.

In de tekening is er nog isolatie en dergelijke, maar met deze verliespost moet momenteel nog niet geteld worden, als ik al een beter zicht krijg op de bovenstaande berekening dan komt het verlies erbij.

Hopelijk was ik duidelijk,
Alvast bedankt!

brojap

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

brojap

    brojap


  • 0 - 25 berichten
  • 2 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 11 september 2013 - 11:42

R1: 1ste RVS wand: ln(r2/r1)/15 = 0,001667 m²K/W
R2: geleidingspasta: ln(r3/r2)/5 = 0,00123 m²K/W
R3: 2e RVS wand: ln(r4/r3)/15 = 0,001616 m²K/W
R4: αlucht: 1 / αlucht * r1 = 0,953 m²K/W
R5: αstoom: 1 / αstoom * r4 = 0,0856 m²K/W

Het bovenstaande vermogen waarmee gerekend is klopt ook niet, verkeerde deltaT gebruikt, uiteindelijk kom ik 9,008 m uit.

Ter verbetering.

Veranderd door brojap, 11 september 2013 - 11:57






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures