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=GT/ρB; VT=15.18/1000=0.015 м3
; кг/с.
VМТ=GМТ/ρB 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 А5Т, а по температуре t2 – температурный множитель А5МТ.
По t1=107.50С выбираем А5Т:
A5Т05=3300 Вт/м при tн=100 0С A5Т15=3400 Вт/м при tн=110 0С
A55Т= 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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.