Расчет охладителя конденсата пара (124219)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Факультет промышленной энергетики, III-2

Кафедра промышленной теплоэнергетики












Курсовой проект по курсу:


«Тепломассобменное оборудование предприятий»


Расчет охладителя конденсата пара









Архангельск 2007


1. Краткое описание конструкции аппарата


Установка охладителя конденсата греющего пара какого-либо подогревателя, приводит к уменьшению количества отбираемого из турбины пара на этот подогреватель и соответствующему увеличению расхода пара из отбора с меньшим давлением. Это несколько увеличивает тепловую экономичность установки. С другой стороны, увеличивается стоимость устанавливаемого оборудования. Таким образом, определение поверхности нагрева охладителя (минимальной разности температур теплообменивающихся сред), как, впрочем, и поверхности нагрева собственно подогревателя, является технико-экономической задачей.

Охладители конденсата предназначены так же для уменьшения вскипания в трубопроводах (за регулирующим клапаном), по которым конденсат подогревателя более высокого давления перепускается в подогреватель с более низким давлением.

Охладители конденсата чаще всего устанавливаются по ходу обогреваемой воды перед подогревателем, конденсат греющего пара которого в нём охлаждается. В ряде случаев через охладитель дренажа пропускают не весь поток питательной воды; при этом другая часть байпасируется через перепускную диафрагму, сопротивление которой рассчитывается по необходимому расходу.

Горизонтальные кожухотрубчатые конденсаторы имеют широкое применение, особенно в установках средней и крупной производительности.

Схема теплообменного аппарата приведена на рисунке 1.1. горизонтальный, двухходовой по конденсату пара и воды на ХВО. Движение потоков в охладителе применяется противоточное. Конденсата движется в межтрубном пространстве, вода на ХВО-в трубном.

Горячий агент (конденсат) поступает в обечайку (1) через входной патрубок (9) и заполняет межтрубное пространство. Выводится конденсата через выходной патрубок(10).Вода на ХВО входит в водяную камеру (4) через входной патрубок (7), проходит по теплообменным трубкам (3), совершает поворот и возвращается обратно в водяную камеру и выводится через выходной патрубок (8).Необходимое число ходов в аппарате создаётся за счёт перегородки в водяной камере (6) и перегородки в межтрубном пространстве (5).


2. Расчет недостающих параметров в аппарате


Определяем теплофизические свойства теплоносителей по их средним температурам.

Средняя температура греющего теплоносителя:


;


где oC находим по таблице 12 [1] при Р=0,4 МПа;

oC,

oC.

Средняя температура нагреваемого теплоносителя:


;


где oC;

oC,

oC.

По таблице 11 [1] определяем теплофизические свойства теплоносителей и сводим их в таблицу 1.


Таблица 1. Теплофизические свойства теплоносителей


Средняя температура, t, oC

Плотность, ρ, кг/м3

Теплоемкость, Cp, кДж/(кг K)

Коэффициент теплопроводности, λ102, Вт/(мК)

Коэффициент кинематической вязкости, ν106, м2

Число Прандтля, Pr

Греющий теплоноситель

106,81

953,96

4, 229

68,4

0,28

1,66

Нагреваемый теплоноситель

20

998,2

4,183

59,9

1,006

7,02


Недостающие параметры определяем из уравнения теплового баланса:


,


где Q – тепловая нагрузка аппарата (тепловая производительность), кВт;

G1 - расход греющего теплоносителя (конденсат пара), кг/с;

G2 – расход нагреваемого теплоносителя (вода на ХВО), кг/с;

, - теплоемкости греющего и нагреваемого теплоносителей соответственно, взятые по средним температурам, кДж/(кг K);

, - температуры на входе и выходе из аппарата греющего теплоносителя соответственно, oC;

,- температуры на входе и выходе из аппарата нагреваемого теплоносителя соответственно, oC;

- коэффициент удержания теплоты изоляцией;

так как теплоносители не изменяют своё агрегатное состояние, то уравнение теплового баланса оставляем в вышеприведенной форме. Определяем тепловую нагрузку аппарата, используя правую часть уравнения теплового баланса:


,


где ,

,

oC,

oC,

принимаем равным 0,98,

.

Определяем расход греющего теплоносителя, используя левую часть уравнения теплового баланса:


,


где,

,

oC,

oC,

Определяем среднелогарифмическую разность температур:


,


где - наибольшая и наименьшая разница температур.

oC

oC

из этих двух значений выбираем наибольшее и наименьшее

oC

oC

oC

Определяем температуру стенки


,


oC

по этой температуре определяем Prст=2,851 по таблице 11 [1].


3. Сравнение поверхностей теплообмена по энергетическим характеристикам


Необходимо выбрать оптимальную поверхность теплообмена из гладких труб (; ) и труб с кольцевыми выступами (d/D=0,94; t/D=0,5 ст. 375 [2]).


Рисунок 2. Труба с кольцевыми выступами и гладкая труба


Расчет теплообменника с гладкими трубами.

Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя , равной 2 м/с.

Необходимое сечение канала можно определить из уравнения сплошности:


,


где G2 – расход греющего теплоносителя, кг/с;

-принятая скорость нагреваемого теплоносителя, м/с;

- плотность греющего теплоносителя, взятая по средней температуре, oC.

Тогда необходимое сечение канала будет:


,


где G2=121,5 кг/с;

м/с;

кг/м3

м2.

Определяем приблизительное число труб в одном ходу:


,


где м2;

м, внутренний диаметр труб.

шт.

Найдем общее число трубок:


,


где число ходов в аппарате.

шт.

Т.к. аппарат водоводяной то выбираем компоновку по концентрическим окружностям.

Точное число трубок определяем исходя из табл. 23.1 [6] шт.

Окончательное число труб принимаем:


,


где шт., количество трубок на диаметре, которое вычитается за счет перегородки.

шт.

Определяем приблизительный внутренний диаметр обечайки:


,


где S шаг разбивки труб в трубной решетке, т. к. трубы крепятся в решетке развальцовкой то

мм

коэффициент заполнения площади трубной решетки трубами (зависит от числа ходов по трубному пространству), т. к. то .

мм

Конечно диаметр принимаем по табл. 15.1 [6] Dвн=650 мм.

Далее уточняем скорость нагреваемого теплоносителя:


,


где количество труб в одном ходу

,

шт.

м/с.

Определяем площадь межтрубного сечения для греющего теплоносителя:


,


где мм толщина перегородки в межтрубном пространстве, принятая конструктивно.

м2.

Определяем скорость греющего теплоносителя в межтрубном пространстве:


,


м/с.

Определяем смоченный периметр по греющему теплоносителю:


,


мм.

Определяем эквивалентный диаметр по греющему теплоносителя:


,


мм.

В результате перерасчета задаемся другой температурой стенки oC по этой температуре определяем Prст=3,848 по таблице 11 [1].

Определим число Рейнольдса для нагреваемого теплоносителя:


,


.

Определим число Рейнольдса для греющего теплоносителя:


,


.

Определим числа Нуссельта для греющего и нагреваемого теплоносителей по формуле Михеева, так как режим течения турбулентный :


,


где - число Прандтля, принимается по таблице 1;

;

.

Определим коэффициент теплоотдачи для греющего теплоносителя:


,


Вт/(м2К).

Определим коэффициент теплоотдачи для нагреваемого теплоносителя:


,


Вт/(м2К).

Проверяем температуру стенки:


,


oC.

Полученная температура незначительно отличается от предварительно принятой.

Определим коэффициент теплопередачи:


,


где Вт/(мК) коэффициент теплопроводности трубки по табл. 7 [1],

м, толщина стенки трубки,

коэффициент загрязнения.

Вт/(м2К).

Определим расчетную поверхность теплообмена аппарата;


,


м2.

Определим активную длину трубок:


,


где средний диаметр,

м.

м.

Определим конструктивность аппарата:

,

условие соблюдается.

Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя , равной 1 м/с.

Необходимое сечение канала можно определить из уравнения сплошности:


,


где G2 – расход греющего теплоносителя, кг/с;

-принятая скорость нагреваемого теплоносителя, м/с;

- плотность греющего теплоносителя, взятая по средней температуре, oC.

Тогда необходимое сечение канала будет:


,



Случайные файлы

Файл
56208.rtf
98610.doc
Xarms.doc
121237.rtf
177620.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.