Определение потерь энергии и энергетического КПД

2.4 Определение потерь эксергии и эксергетического КПД

1) Выбираем двухходовой теплообменник типа ТП с действительной поверхностью теплообмена F_Д =139м², диаметром корпуса Dк =600 мм, длиной труб L = 6 м, диаметром труб d_труб = 20 мм, общим числом труб          n = 370 шт, площадь проходного сечения одного хода по трубам F_пр=0,037м²

1.Уточняем скорость и режим движения смеси в трубах:

2. Критерий Нуссельта:

Откуда:

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхностивертикальных труб:

3. Коэффициент теплопередачи:

2) Выбираем двухходовой теплообменник типа ТП с действительной поверхностью теплообмена F_Д =113м², диаметром корпуса Dк =600 мм, длиной труб L = 6 м, диаметром труб d_труб = 25 мм, общим числом труб          n = 240 шт, площадь проходного сечения одного хода по трубам F_пр=0,046м²

1.Уточняем скорость и режим движения смеси в трубах:

 

2. Критерий Нуссельта:

Откуда:

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности вертикальных труб:

3. Коэффициент теплопередачи:

3) Выбираем шестиходовой теплообменник типа ТП с действительной поверхностью теплообмена F_Д =197м², диаметром корпуса Dк =1000 мм, длиной труб L = 3 м, диаметром труб d_труб = 20 мм, общим числом труб          n = 1044 шт, площадь проходного сечения одного хода по трубам F_пр=0,034м²

1.Уточняем скорость и режим движения смеси в трубах:

 

2. Критерий Нуссельта:

Откуда:

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности вертикальных труб:

3. Коэффициент теплопередачи:

4) Выбираем шестиходовой теплообменник типа ТП с действительной поверхностью теплообмена F_Д =151м², диаметром корпуса Dк =1000 мм, длиной труб L = 3 м, диаметром труб d_труб = 25 мм, общим числом труб          n = 642 шт, площадь проходного сечения одного хода по трубам F_пр=0,036м²

1.Уточняем скорость и режим движения смеси в трубах:

 

2. Критерий Нуссельта:

Откуда:

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности вертикальных труб:

3. Коэффициент теплопередачи:

5) Выбираем четырехходовой теплообменник типа ТП с действительной поверхностью теплообмена F_Д =202м², диаметром корпуса Dк =1000 мм, длиной труб L = 3 м, диаметром труб d_труб = 20 мм, общим числом труб          n = 1072 шт, площадь проходного сечения одного хода по трубам F_пр=0,051м²

1.Уточняем скорость и режим движения смеси в трубах:

 

2. Критерий Нуссельта:

Откуда:

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности вертикальных труб:

3. Коэффициент теплопередачи:

Расчет эксергетического КПД

Расчет эксергетического КПД выполняется по уравнению:

Предвартельно найдем среднюю движущую силу

                                                  пар

                    119,6 ⁰С                                    119,6 ⁰С

                    105 ⁰С                                             18 ⁰С

                                              раствор

∆tм = 14,6 ⁰С                                           ∆tб = 101,6 ⁰С,

,

 Средняя температура смеси и воды:

, изобарная теплоемкость смеси при этой температуре С_р=1830,8 Дж/(кг·К)

t_ср.см = t_г.п - Δt_ср

t_ср.см = 119,6 – 44,85 = 74,75 ⁰С

t_ср=119,6 ⁰С изобарная теплоемкость воды при этой температуре С_р=1875,1Дж/(кг·К)

Потери эксергии от конечной разности температур и потери в окружающую среду будут одинаковы для всех рассматриваемых теплообменников:

,

где - температура окружающей среды, - тепловой поток.

D_ОС составляет 5% от Q₁ и равняется

1) Первый теплообменный аппарат

Для стальных цельнотянутых труб при незначительной коррозии находим шероховатость стенки=0,2 мм, тогда:

Re=11385,

Т.е. имеет место турбулентный режим движения жидкости, гидравлически шероховатая труба.

,

где  - сумма коэффициентов местного сопритивления, - коэффициент местного сопротивления входа в трубу и выхода из трубы; К₁=8 – суммарное количество входов и выходов из труб;  - коэффициент местного сопротивления поворота на 180º при переходе потока из одной секции в другую, К₂=1 – количество поворотов.

Определим скорость смеси во входном и выходном штуцерах:

Общие потери в теплообменнике по смеси:

Определим потерю эксергии от гидравлических сопротивлений: