Расчет отопительного паро-водяного подогревателя горизонтального типа. Тепловой конструктивный расчёт секционного водоводяного подогревателя

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Расчет секционного водоводяного подогревателя заключается в определении общей поверхности теплообмена и  количестве секций. Греющими и нагреваемым теплоносителями являются вода.

Расходы сетевой воды в трубах и воды, нагреваемой в межтрубном пространстве.

Св=4190 Дж/(кг*К)  ρв=1000 кг/м3 ([6] c. 210)

  ;   кг/с. 

VT=GTB;           VT=15.18/1000=0.015  м3      

;      кг/с. 

VМТ=GМТB        VМТ=16,7/1000=0,016 м3   

        По площади fT в таблице 8,9 ([5] c.17 м/у 1880) выбираем секционный подогреватель МВН 2050-33, выписываем его технические характеристики и уточняем скорость движения воды в трубках и межтрубном пространстве.

Количество и длина трубок:  n*lT=109*2046

Поверхность нагрева:  F=9.93 м2

Площади продольных сечений по трубкам:  fT=0,0147 м2

                                                   между трубками: fМТ= 0,0308 м2

Эквивалентный диаметр: dэ=0,0201 м.

Наибольший расход воды через трубки:  80  Т/ч

                                   через корпус:  166 Т/ч

Наружный диаметр корпуса: Dн=273 мм.

Уточним скорость движения воды в трубках ωт и межтрубном ωмт пространстве:

                                  ωт=VT/fT            ωт=0.015/0.0147=1.02 м/с.

                                  ωмт=Vмт/fмт        ωмт=0,016/0,0308=0,52 м/с.

Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства:

        dэ=ΔfМТ/Р;   

где Р – периметр межтрубного пространства.

Р=π*(dH*n+DВ);

где  dH – наружный диаметр трубок, м.

 DВ – внутренний диаметр корпуса подогревателя, м.

 ,   где S=(1,3..1,6)*dн ([4] c.156-157)

S=1,4*0,016=0,022 м. 

По ГОСТ 9617-701 определяем значение ψ=(0,6…0,8), где  ψ=0,7

 м

Dв=300 мм, подставим все данные и найдем значение Р:

                                  Р=3,14*(0,016*109+0,3)=6,424 м., откуда

dэ=4*0,0308/6,424=0,019 м.

Средняя температура воды в трубках t1 и между трубками t2 :

        t1=0,5*() ;      t1=0,5*(135+80)=107.5 0С

t2=0,5*() ;      t2=0,5*(65+95)=800С

В температуре t1 из ([2] Таблица 2.21 стр. 312)  выбирается температурный множитель А, а по температуре t2 – температурный множитель А5МТ.

По t1=107.50С выбираем А:

A5Т05=3300 Вт/м   при tн=100 0С   A5Т15=3400  Вт/м   при tн=110 0С

A5=  Вт/м

По t2=800С выбираем А5МТ:

A5МТ 5=3000  Вт/м   при tн=80 0С 

Определяем режим течения воды в трубках и межтрубном пространстве:

         ;      

по t1=107,5 выбираем

νТ=0,295 при  t10=100 0С              νТ=0,272 при  t11=110 0С

по t2=800С   выбираем νмт=0,365

При турбулентном режиме коэффициенты теплоотдачи в трубках и межтрубном пространстве определяются:

   ;                               ;

                            

Коэффициент теплоотдачи определяется как для плоской стенки:

;

где β – коэффициент теплопроводности  β=0,70  1/К

                        δ – толщина стенки, м.

                        λлат=85 ([2] Таблица XІ стр. 459)

                         м;

Температурный напор Δt и поверхность нагрева подогревателя:

;   

25,5 0С, откуда

            м2

Длина хода по трубкам  при среднем диаметре трубок

D=0.5*(dн+dв);         D=0.5*(0,014+0,016)=0,015 м

LT=lT*z=;         LT=78.1/(3.14*109*0.015)=15.2 м.

где lT – длина одной секции подогревателя, м.

Число секций z= LT/ lT      z=78.1/9.93=8 секций;

Уточненная поверхность нагрева подогревателя согласно технической характеристике выбранного аппарата составит:

F=F|*z               F=9.93*8= 79.4 м2   

где F| - площадь поверхности нагрева одной секции, согласно технической характеристики, м2.

Определяем действительную длину хода воды в трубках LT и в межтрубном пространстве LМТ.

Находим LT:      LT=;         LT= м.

Находим Lмт:     Lмт=lмт*z;                где lмт= lт-0,5   lмт=2,046-0,5=1,546 м.

  откуда             Lмт=1,546*8=4,37 м.                 

Гидравлические потери в подогревателе в трубном и межтрубном пространстве определяются по формуле:

По значению Reт= 56420 выбираем λт:

λт=0,0205 при  Reт1= 50  и λт=0,0190 при  Reт2= 60

По значению Reт=27070 выбираем λmt:

λmt=0,0303 при  Reт1=20  и λmt=0,0253 при  Reт2= 30

Потери давления в подогревателе с учетом дополнительных потерь XСТ от шероховатости (для загрязненных латунных труб XСТ=1,0 принимаем по таблице 6  (м/у №1880)).

;   

 Па

где Σξт=1,5+2,5+1,5=5,5 – сумма потерь от местных сопротивлений.

;

Здесь . Отношение сечений входного или выходного патрубков =1. Откуда

Па

3. Тепловой конструктивный расчет вертикального пароводяного подогревателя.

Определяем расход пара D  и расход воды V.

Св=4186,8 Дж/(кг*К) и ρв=1000 кг/м3  hн=551.4 кДж/кг

h=2720,3 кДж/кг tн=130.530С

 ;                   м/с  

;       м3

Средняя логарифмическая разность температур теплоносителей в подогревателе:

 ;

0С

Использование этих формул требует расчетов теплообменника методом подбора  значений tн и tст. Можно применить методику упрощенного графо-аналитического метода расчета, которая обеспечит однозначное решение.

Коэффициент теплоотдачи  определяется графо-аналитическим методом, для чего предварительно находятся для различных участков перехода теплозависимость между удельным тепловым напряжением g и перепадом температур Δt.

А). Теплоотдача от пара стенке. Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле Нуссельта:           

где В=5700+56*tH-0.09* tH2

B=5700+56*130,53-0.09*(130,53)2=11476,26

Обозначим αп= α1. Тогда для найденного значения α1:

q1= α1*Δt     

Задавшись рядом значений  Δt1 вычисляются соответствующие им величины q1.  Результаты расчетов сводим в таблицу.

Сводится зависимость Δ t1=f(q1)

Δt1, 0С 

q1*103,Дж 

0

0

80

354,29

 Передача тепла через стенку вычисляется по формуле:

            где λст=85  δст=0,001 м, то

 , тогда расчеты выглядят следующим образом:

т. е. связь между q2 и Δt2 изображается прямой линией. Задавшись любым Δt2 наносим эту прямую на график.

Δt2, 0С 

q2*103,Дж 

0

0

20

1700

Передача тепла через слой накипи

     где =3.14 ([2] Таблица 22.1 стр. 312)

Результаты расчетов сводим в таблицу

Δt3, 0С 

q3*103,Дж 

0

0

40

628

Теплоотдача от стенки к воде. Примем   ω=2 - скорость воды в пароводяных  подогревателях; движение воды – турбулентное. Пользуемся формулой.

t=0,5*(70+125)=97,50С

Выбираем значение А5 по t=97,50С  ([1] Таблица 7 стр. 15)

При t=900С      А5=3100     При t=1000С      А5=3300    

A5=

  , тогда

;

Результаты расчетов сводим к таблице:

Δt4, 0С 

q4*103,Дж 

0

0

60

780

Аналогично предыдущему строиться прямая полученной зависимости 
Δt4=f4(q4), проходящая через начало координат.

Складывая координаты четырех кривых, строится суммарная кривая тепловых перепадов. Из точки m на оси координат, соответствующей Δtcp проводится прямая параллельная оси абсцисс, до пересечения её с суммарной кривой. Из точки пересечения n опускается перпендикуляр na на ось абсцисс и находится значение q. При этом коэффициент теплопередачи будет:

K= из графика q*103=46.6 Дж ,тогда

Поверхность нагрева теплообменника

 

        По площади F в каталоге выбираем вертикальный пароводяной подогреватель ПН-300-16-7-1 и выписываются его основные характеристики:

Поверхность нагрева:  F=300 м2

Количество трубок :n=930 шт

Высота трубок:H=3.1мм

Число ходов воды:4

Уточняем значение

     

    

Уточняем скорость потока воды:

 м/с

Уточняем коэффициент теплоотдачи

 где А5=3300

Уточняем расчетный коэффициент теплоотдачи

К=

К=

Уточняем поверхность нагрева теплообменника

F= м2

 

Заключение:

Вывод: углубили и закрепили знания по некоторым разделам курса

Похожие материалы

Информация о работе