Тепловой расчет подогревателя. — КиберПедия 

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

Тепловой расчет подогревателя.

2017-12-21 355
Тепловой расчет подогревателя. 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

При заданном давлении пара Рп=0,7МПа, температура насыщения ts=1510C. Пар перегрет, имеем две зоны теплообмена:

первая – охлаждение пара от tп до ts;

вторая – конденсация насыщенного пара на вертикальных трубах.

Считаем, что переохлаждения конденсата нет. Расчет поверхности проводим отдельно для каждой зоны (Рис.2)

1.1. Определяем параметры теплоносителей при средних температурах воды и пара:

где

- температура воды на входе в подогреватель;

- температура воды на выходе из подогревателя.

.

,

где

- температура перегретого пара, 0С;

- температура насыщенного пара,

0С

0С

1.2. По таблицам физических свойств воды и водяного пара определим их основные параметры

При 0С определяем следующие справочные данные:

- теплоемкость воды;

=990,1 -плотность воды;

м2/кг-

м2/с- коэффициент кинематической вязкости воды;

 

 

- коэффициент теплопроводности воды;

- число Прандтля

При определяем:

- теплоемкость пара;

- плотность пара;

- коэффициент кинематической вязкости пара;

- коэффициент теплопроводности пара;

- число Прандтля

1.3. Определяем количество теплоты, передаваемой паром воде

,

- объемный расход воды, ;

- теплоемкость воды.

1.3.1. Вычисляем количество теплоты, передаваемой паром воде в 1-й зоне

,

где

- массовый расход пара, ;

- теплоемкость пара,

1.3.1.1. Определяем расход пара

,

где

- теплота парообразования, определяемая по температуре насыщения пара(), .

1.3.2. Определяем количество теплоты, передаваемой паром воде во 2-й

 

 

зоне

1.3.3. Проверим полученное значение передаваемой паром воде

1.4. Выберем произвольно диаметр трубок:

материал: сталь;

скорость воды: ;

внутренний диаметр: dвн=0,027 м

наружный диаметр: dнар=0,029 м

толщина стенок трубок:

1.5. Определяем коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенки трубки к воде

, ,

где

- внутренний диаметр трубки, ;

- коэффициент теплопроводности воды,

- критерий Нуссельта для воды.

1.5.1. Определяем режим течения воды в трубах

,

где

- критерий Рейнольдса;

-коэффициент кинематической вязкости воды,

- скорость воды в трубках,

т. к. то режим течения жидкости турбулентный, значит критерий Нуссельта определяем по формуле:

,

где

 

- число Прандтля;

- поправочный коэффициент().

1.6. Вычисляем количество трубок

Выбираем стандартное количество трубок, близкое к полученному значению - .

1.7. Определяем шаг между трубками

1.8. Определяем (по прил. 17) при . =10.Отсюда определяем диаметр трубной решетки ,м.

1.9. Определяем внутренний диаметр корпуса

,

где

- кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом аппарата ();

- наружный диаметр трубки, м.

.

1.10. Рассчитаем поверхность теплообмена в 1-й зоне

1.10.1. Определяем площадь межтрубного пространства для прохода пара

.

 

1.10.2. Определяем скорость пара в межтрубном пространстве

,

где

- плотность пара,

- массовый расход пара,

1.10.3. Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе

, ,

где

- эквивалентный диаметр, ;

- коэффициент теплопроводности пара,

- критерий Нуссельта для пара.

1.10.3.1. Вычисляем эквивалентный диаметр

, ,

где

- смоченный периметр, .

1.10.3.2. Определяем смоченный периметр

1.10.3.3. Определяем режим течения воды в трубах

,

где

- критерий Рейнольдса;

- коэффициент кинематической вязкости пара,

- скорость пара в трубках,

 

 

т. к. то режим течения жидкости турбулентный, значит критерий Нуссельта определяем по формуле:

,

где

- число Прандтля для пара;

1.10.4. Вычисляем коэффициент теплопередачи в 1-й зоне

, ,

где

- толщина трубки, ;

- толщина накипи, ;

- коэффициент теплопроводности стали трубки, ;

- коэффициент теплопроводности накипи, .

1.10.5. Определяем температурный напор в 1-й зоне

, ,

где

- температура воды на границе между зонами, ,

 

Поверхность теплообмена 1-й зоны составит

,

1.11. Рассчитаем поверхность теплообмена во 2-й зоне

Будем считать, что в этой зоне коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубки к жидкости равен коэффициенту теплоотдачи в 1-ой зоне. Это допустимо, так как свойства воды во 2-й зоне мало отличаются от свойств воды в 1-й зоне.

Определим коэффициент теплопередачи для 2-й зоны k2 графоаналитическим методом. Для этого предварительно находим для различных участков перехода теплоты зависимость между удельным тепловым потоком q и перепадом температур Dt.

 

Передача теплоты от пара к стенке.

1.11.1Определяем удельный тепловой поток

1.11.1Определяем удельный тепловой поток

где

– безразмерный коэффициент;

– предполагаемая высота трубок(), .

1.11.1.1. Вычисляем безразмерный коэффициент

Задавшись рядом значений Dt1, вычислим соответствующие им величины Dt10,75 и q1. Строим кривую Dt1 = f(q1) (рис.3).

 

Таблица 1.1.

Зависимость Dt1 = f(q1).

t, °С t0,75 q1,кВт/м2
44,62 5,6 9,5 12,8 15,9 17,26 18,8 64,49 108,46 147,01 182,41 215,64

Передача теплоты через стенку.

1.11.2.Определяем плотность теплового потока

где

;

Задавшись значениями Dt2, вычисляем соответствующие им величины q2. Строим кривую Dt2 = f(q2) (рис.3).

Таблица 1.2.

Зависимость Dt2 = f(q2).

t, °С q2,кВт/м2
5,21  

 

Передача теплоты через накипь.

 

 

1.11.3. Вычисляем удельный тепловой поток

где

;

Задавшись значениями Dt3, определим соответствующие им величины q3. Строим кривую Dt3 = f(q3) (рис.3).

Таблица 1.3.

Зависимость Dt3 = f(q3).

t, °С q3,кВт/м2
11,36 87,25 174,5 261,75

 

Передача теплоты от накипи к воде.

1.11.4. Вычисляем удельный тепловой поток

,

где

Задавшись значениями Dt4, определим соответствующие им величины q4. Строим кривую Dt4 = f(q4) (рис.3).

 

 

Таблица 1.4.

Зависимость Dt4 = f(q4).

t, °С q4, кВт/м2
39,41 24,9 49,79 74,69 99,58 124,48

 

1.11.5. Рассчитаем средний температурный напор во 2-й зоне

, ,

Складываем ординаты четырех зависимостей, строим кривую температурных перепадов. На оси ординат из точки, соответствующей Dt2, проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой Dtå = åf(qi). Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим значение удельного теплового потока qгр, кВт/м2.

Пусть:

.

.

1.11.6. Определяем коэффициент теплопередачи во 2-й зоне

 

 

1.11.7. Поверхность теплообмена во 2-й зоне составит

1.12. Определяем суммарную поверхность теплообмена

1.13. Вычисляем длину трубок

где

– средний диаметр трубок, м;

Т. к. не рекомендуется устанавливать трубки длиной более 5 м. Следовательно, необходимо уменьшить длину трубок. Для этого выбираем многоходовой подогреватель. Тогдаобщее число трубок составит

, ,

где

- число ходов теплообменника.

Выбираем стандартное количество ходов, близкое к полученному значению - 3

. По ГОСТу n=301 шт.

1.14. Определяем D'при nст = 301

1.15.Проведем повторный расчет уже для многоходового теплообменника по формулам 1.9. - 1.13.

Внутренний диаметр корпуса составит

 

 

Площадь межтрубного пространства для прохода пара

Скорость пара в межтрубном пространстве

Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе:

Эквивалентный диаметр

Смоченный периметр

Критерий Рейнольдса для пара

Критерий Нуссельта для пара

Коэффициент теплоотдачи от пара к трубе

 

Коэффициент теплопередачи в 1ой зоне

,


Поделиться с друзьями:

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.101 с.