Расчет пароводяного кожухотрубчатого подогревателя, тепловая мощность которого 1,6 МВт

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ

Контрольная работа

РАСЧЕТ ПАРОВОДЯНОГО КОЖУХО-ТРУБЧАТОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Выполнил: студент гр. ЭТз-91у                                                                    Шмидт А.И.

Проверил: к.т.н.                                                                                               Щинников П.А.

г.Новосибирск

2002г

Оглавление

·  Введение

·  Расчёт теплопередачи

·  Гидравлический расчёт

·  Определение потерь давления в аппарате по водяному тракту

·  Определение потерь давления в аппарате по паровому тракту

·  Расчёт на прочность

·  Заключение

·  Литература

Введение

В настоящей работе представлен тепло-гидравлический и прочностной расчёт паро-водяного кожухо-трубчатого подогревателя. В процессе расчётов определяется конструкция аппарата, его технические, компоновочные и прочностные характеристики, при этом расчёт на прочность проводится по допускаемому номинальному напряжению без учёта временного фактора, так как по условию задания проектируется подогреватель небольшой мощности, работающий при относительно низких температурах и давлениях.

Исходными данными для проектирования являются:

• тепловая мощность – Q = 1,6 МВт;

• температура воды на входе в подогреватель – t₂₁ = 55 °C;

• температура воды на выходе из подогревателя – t₂₂ = 85 °С;

• давление влажного пара – Р= 0,16 МПа;

• температура конденсата на выходе – t₁₂=t_н=113°С (определяется по рабочему давлению Р);

• число ходов воды – z = 3;

• диаметр труб – d₂/d₁ = 0,023/0,021, где индекс «2» относится к наружному диаметру, а ин­декс «1» - к внутреннему;

• материал труб – сталь.

1.  Расчет теплопередачи

Цель расчета: определение поверхности теплообмена аппарата и его основных конструктивно-компоновочных характеристик.

1.1.  Расход нагреваемой воды, кг/с, м³/с:   

G_в== = 12,7378;

V_в=== 0,013;

где:

Q, МВт - тепловая мощность аппарата;

с_p  , кДж/кг-К-теплоемкость воды;

t₂₁, t₂₂, °С - температура воды на входе и выходе соответственно;

р_в , кг/м³ - плотность воды при ее средней температуре,

t_в^ср = (t₂₁+t₂₂)/2=70

1.2. Скорость движения воды в трубах (выбирается предварительно) :

w_o=0,45 м/с.

1.3. Число труб в одном ходе, шт:

n_o=== 83;

1.4. Общее число труб в корпусе, шт.:

n_расч=z n_o=

1.5. Выбирается схема расположения труб в корпусе.

Чаще всего при проектировании принимается шахматное расположение труб в трубной доске. При этом следует учитывать, что проходное сечение «по пару» (в межтрубном пространстве) должно быть несколько большим, чем про­ходное сечение «по воде» (это необходимо для выравнивание коэффициентов теплоотдачи). Поэтому расстояние между осями труб, расположенных в вершинах равностороннего треугольника для первого приближения должно выби­раться из условия S₁>kd₂ ,  где k ≈2...3, рис. 1.1. Принимаем S₁=0,06.

При компоновке трубных досок (как и аппаратов в целом) используют разные способы и приемы. Особое внимание обращается на равномерное (по возможности) заполнение пространства трубами. Следует помнить, что от ка­чества выполнения именно этого элемента проектирования (в большей степени творческого) зависит не только эффективность работы аппарата, но и его на­дежность, ремонтопригодность, стоимость и, конечно, эстетичность.

Один из приемов компоновки заключается в следующем. При размеще­нии труб внутри кожуха, формируется шестигранник из некоторого числа труб. Затем все сечение кожуха заполняется готовыми шестигранными ячейками, как показано на рис. 1.1. При этом общее число труб должно быть близким к рас­четному.

По построенному в масштабе эскизу сечения кожуха, заполненного тру­бами, определяется радиус описанной окружности (R) с учетом зазора

(δ≈ S₁ /2=0,03), по которому определяется внутренний диаметр кожуха.

1.6. Внутренний диаметр кожуха, м:

D_ВН = 2R=0,99

Далее, выбирается подхо­дящий типоразмер стандартной трубы при незначительном изменении зазора δ. Либо кожух изготавливается из стального листа со сварным швом в соответствии с расчетным диаметром D_ВН. Определяется материал кожуха.

1.7. Уточняется количество труб в аппарате, шт:

n – определяется по количеству труб в шестиграннике и числу шестигранников в аппарате (по эскизу, рис. 1.1.).

n=259

1.8. Проходное сечение по воде, м²:

f_В=== 0,0299,

где d₁, м – внутренний диаметр труб;

z – число ходов воды.

Рис.1.1. Эскиз сечения подогревателя

1.9. Уточненная скорость движения воды в трубах,м/с:

w_В = == 0,435 ;

Значение скорости w_В сравниваем с предварительно принятым (по п.1.2) значением w₀. Расхождение составляет менее 3...5% ,следовательно значение w_Впринято верно.