Тепловой и материальный расчет топлива

 Тепловой и материальный расчет

Состав топлива:

  

Количество и состав продуктов сгорания:

   

 

Объемный состав дымовых газов:

    

Удельная объемная теплоемкость продуктов сгорания рассчитывается по  правилу аддитивности:

 

Динамический коэффициент вязкости смеси дымовых газов:

 

 

 

Средняя разность температурΔt_б = t_1н – t_2к  =120– 15 = 105ºС                              Δt_м = t_1к – t_2н  =20-0 = 20ºС

 =

Средняя температура воды:

t_2ср = (t_2н + t_2н)/2 = (20+ 0)/2 = 10 ºC.

Средняя температура дымового газа:

t_1ср = (t_1н + t_1н)/2 = (120 +15)/2 = 67,5 ºC.

Тепловая нагрузка аппарата

Количество теплоты, которое необходимо отвести от топочного газа при его охлаждении в заданном интервале температур:

Q₁ = G₁ С₁ (t_н- t_к),

где С₁ = 4,19 кДж/кг – удельная массовая теплоемкость воды при 20⁰С, ;

G₁- массовый расход воды, кг/с.

G₁ = 12кг/с.

Уравнение теплового баланса. Определение тепловой нагрузки.

Q₁ =12 · 1,03 · 10³ · (120-20) = Вт.

Расход охлаждающего раствора

Из уравнения теплового баланса определим расход охлаждающего раствора, приняв потери теплоты в окружающую среду за счет неидеальности тепловой изоляции 5% от Q₁:

G₂ = Q₁ 0,95∕( С₂ (t_к- t_н))=  /

Выбор теплообменника

Определяем скорость движения газа. Для обеспечения турбулентного движения задаемся численным значением критерия Рейнольдса ≥ 10000. Принимаем площадь проходного сечения по трубам для газа

         

критерий  Рейнольдса для газа:

Охлаждающая вода в межтрубном пространстве

               

критерий  Рейнольдса для воды

для турбулентного режима

для ламинарного режима

Выбор критериальных уравнений для критерия Нуссельта при заданных режимах движения теплоносителей:

Коэффициент теплоотдачи выражают из уравнения критерия Нуссельта:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающему раствору

Температура стенки со стороны газа:

Критерий Нуссельта для холодного теплоносителя:

Коэффициент теплоотдачи выражают из уравнения критерия Нуссельта:

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи выражаем через коэффициенты теплоотдачи:

 

 Поверхность теплообмена

Поверхность теплообмена определяют из уравнения теплопередачи:

=

Выбираем стандартный аппарат поверхностью 26м 

Поверхность теплообмена- F=340м² ,

Длина труб- l=4м,

Диаметр кожуха- D=1200мм,

Число труб- n=1083труба.