Расчет теплообменников (125402)

Посмотреть архив целиком












Практическая работа №1

Теплообменники






Необходимо произвести тепловой и конструктивный расчет отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа и секционного водоводяного подогревателя производительностью Q = 1,2∙106 ккал/ч. Температура нагреваемой воды при входе в подогреватель t2’ = 65°С и при выходе t2’’ = 95°С. Температура сетевой воды при входе в водоводяной подогреватель t1’ = 140°C и при выходе t1’’ = 80°C. Влияние загрязнения поверхности нагрева подогревателя и снижение коэффициента теплопередачи при низких температурах воды учесть понижающим коэффициентом =0,65.


Таблица 1

Исходные данные

варианта

Производительность, Q·10-6, кДж/ч

Температура нагреваемой воды при входе в подогреватель, t2’, oС

Давление сухого насыщенного водяного пара, р, ат

1

3,78

75

3,5

2

5,04

70

4,0

3

5,88

65

4,5

4

6,72

60

5,0

5

7,56

75

3,5

6

8,40

70

4,0

7

9,24

65

4,5

8

10,1

60

5,0

9

3,78

70

3,5

10

5,04

75

4,0

11

5,88

65

3,5

12

6,72

65

5,0

13

7,56

70

3,5

14

8,40

75

4,0

15

3,78

65

4,5

16

5,04

65

4,0

17

5,88

65

4,0


Для расчета отопительного пароводяного подогревателя приняты следующие дополнительные данные:

  • давление сухого насыщенного водяного пара р = 4 ат (tн = 143,62°С), см. Таблицу вода-водяной пар на линии насыщения;

  • температура конденсата, выходящего из подогревателя, tк = tн;

  • число ходов воды z = 2;

  • поверхность нагрева выполнена из латунных труб ( = 90ккал/м·ч·град) диаметром d = 14/16мм.

Загрязнение поверхности учесть дополнительным тепловым сопротивлением з/з = 0,00015м2·ч·град/ккал.

В обоих вариантах скорость воды wт (в трубках) принять по возможности близкой к 0,9 м/сек.

Для упрощения расчета принять в = 1000 кг/м3.

На основе расчетов выбрать аппараты, выпускаемые серийно, и сделать сопоставление полученных результатов.

Для расчетов необходимо:

  1. Рабинович О. М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение, 1973. – 344 с. (Таблица Насыщенный водяной пар (по давлениям))

  2. Таблица зависимости кинематической вязкости воды от температуры

Пример расчета пароводяного подогревателя

Исходные данные: температура нагреваемой воды при входе в подогреватель t2’ = 65°С, мощность Q = 1,2 ·106 ккал/ч.


Расчет: Определим расход воды:


(кг/ч)


или V = 40 м3/ч.

Число трубок в одном ходе:

(шт.)


где dв – внутренний диаметр теплообменных труб (из дополнительных данных).

Общее число трубок в корпусе:


(шт.)


Рисунок 1 – Размещение трубок в трубной решетке трубчатого подогревателя:

а – по вершинам равносторонних треугольников;

б – по концентрическим окружностям.


Принимая шаг трубок s = 25мм, угол между осями трубной системы  = 60° и коэффициент использования трубной решетки  = 0,7, определим диаметр корпуса:


(м) = 378 (м)


Определим также диаметр корпуса по Таблице 1.7 Приложения 1 и Рисунку 1 при ромбическом размещении трубок.

Для числа трубок n = 144 находим в Таблице 1.7 значение D’/s = 14 и, следовательно, D’ = 14·25 = 350(мм).

Диаметр корпуса составит:


D = D’+dн+2k=350+16+2·20=406 (мм).


Приведенное число трубок в вертикальном ряду:


(шт.)


Определим коэффициент теплоотдачи п от пара к стенке:

Температурный напор:


(°С)


Средние температуры воды и стенки:


(°С)

(°С)


Режим течения пленки конденсата определяем по приведенной длине трубки (критерий Григулля) для горизонтального подогревателя, равной:


,


где т – приведенное число трубок в вертикальном ряду, шт.;

dн – наружный диаметр трубок, м;

А1 – температурный множитель, значение которого выбирается по Таблице 2:

(1/(м·град))

(°С)


Таблица 2

Значения температурных множителей в формулах для определения коэффициентов теплоотдачи

Конденсирующийся пар

Вода при турбулентном движении

Температу-ра насыщения, tн, °С

A1

А2

А3

A4·103

Температу-ра t, оС

A5

20

5,16

1,88

20

1746

30

7,88

2,39

30

1909

40

11,4

2,96

40

2064

50

15,6

3,56

50

2213

60

20,9

4,21

60

2350

70

27,1

4,91

70

2490

80

34,5

7225

10439

5,68

80

2616

90

42,7

7470

10835

6,48

90

2740

100

51,5

7674

11 205

7,30

100

2850

110

60,7

7855

11524

8,08

110

2957

120

70,3

8020

11 809

8,90

120

3056

130

82,0

8140

12039

9,85

130

3150

140

94,0

8220

12249

10,8

140

3235

150

107

8300

12375

11,8

150

3312

160

122

8340

12469

12,9

160

3385

170

136

8400

12554

14,0

170

2450

180

150

8340

12579

15,0

180

3505


При tн = 143,62°С имеем A1=98,71 (1/(м·град), тогда L = 12·0,016·30,62·98,71 = 580,32 , т. е. меньше величины Lкр = 3900 (для горизонтальных труб), следовательно, режим течения пленки ламинарный.

Для этого режима коэффициент теплоотдачи от пара к стенке на горизонтальных трубках может быть определен по преобразованной формуле Д.А. Лабунцова:


При tн = 143,62°С по Таблице 2 находим множитель A2 = 8248,96, тогда:


(ккал/(м2·ч·град))


Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к воде.

Режим течения воды в трубках турбулентный, так как:


,


где  коэффициент кинематической вязкости воды (по справочнику);  = 0,373·10-6м2/c при средней температуре воды t = 81,42°С.






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.