Теплофизические свойства теплоносителей. Мощность теплообменного аппарата. Средняя разность температур между теплоносителями, страница 4

Учет распределения потоков теплоносителя в межтрубном пространстве необходим, так как в противном случае возможны значительные ошибки при определении среднего коэффициента теплоотдачи  и падения давления теплоносителя , которые составляют 50-150% от действительных значений определяемых величин[1].

1.Теплофизические свойства теплоносителей[2]

Для горячего теплоносителя – продукты сгорания – определяем среднюю температуру 

По полученному значению t  определяем по справочным данным теплофизические свойства теплоносителей[2]:

C_pm1 = 1,107 кДж/ (кг^. °С)

υ^.10⁶ = 38,004 м²/с

λ·10² = 4,342 Вт/(м.°С)

ρ = 0,6956 кг/м³

Рr = 0,662

Для холодного теплоносителя – вода – определяем   среднюю температуру

По полученному значению τ определяем по справочным данным теплофизические свойства теплоносителей:

С_рm2 = 4,195 кДж/(кг^. °С)

υ^.10⁶ = 0,365 м²/с

λ.10²= 67,5 Вт/(м^.°С)

ρ =971,8 кг/м³;

Рr = 2,21

По теплофизическим характеристикам направляем вода - в трубное пространство, продукты сгорания – в межтрубное пространство.

2.Мощность теплообменного аппарата[3]

Тепловая мощность конденсатора находится из уравнения теплового баланса

η ^. Q₁ = Q₂

где η– коэффициент, учитывающий относительные потери теплоты в окружающую среду ; η=0,95÷0,98 ;  выбираем η=0,97;

Q₁ – количество теплоты, передаваемое в единицу времени конденсирующимся паром к поверхности теплообмена, Вт; Q₂ – количество теплоты, получаемое в единицу времени холодным теплоносителем, Вт.

Q₂ =

Q₁ = 466,484 кВт

Полные (расходные) теплоемкости потоков[4]:

W₁ = Q₁/(t₁ – t₂) = G₁^.c_рm1 =

W₂ = G₂^.c_рm2 =5,56 ^. 4,195 =23,32 кВт/(°С)

3.Средняя разность температур между теплоносителями θ_m [4]

,

Выбираемый ТА должен обеспечивать заданные температурные режимы теплоносителей. Это условие выполняется только в том случае, если индекс противоточности выбранной конструкции ТА при заданных температурных режимах и водяных эквивалентах теплоносителей больше или равен минимального значения Р>Рmin.

Для прямоточной схемы движения теплоносителей индекс противоточности равен р=0. Для более сложных схем выбранного ТА начинается с расчета характеристик, от которых, наряду со схемой движения теплоносителей, зависит значение индекса

По значениям этих характеристик определяют - коэффициент, учитывающий различие между средней логарифмической разностью температур между теплоносителями и действительной средней разностью температур

Характеристическая разность температур рассчитывается с использованием метода последовательных приближении из соотношения

где – средняя арифметическая разность температур между теплоносителями.

Тогда индекс противоточности для выбранной схемы ТА при заданных температурных режимах и водяных эквивалентах теплоносителей определяется по уравнению Н.И. Белоконя для характеристической температуры:

Таким образом, для выбранного ТА индекс противоточности равен Р=0.

4.Предварительно определяем водяной эквивалент поверхности нагрева (kF, кВт) и размеров аппарата (k- по оценке)[1].

Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи 10<κ<60[5]

Выбираем   к =53 Вт/(м^2. ˚С)

5.Конструктивные характеристики теплообменного аппарата[1]

Одним из критериев выбора ТА является расчетная площадь поверхности теплообмена:

Другим критерием выбора серии кожухотрубных теплообменников  являются диапазона площадей проходных сечений трубного и межтрубного пространства:

 

Рекомендуемые скорости теплоносителей в ТА

Выбираем теплообменный аппарат с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на кожухе.

Площадь поверхности теплообмена:

По данным площади поверхности теплообмена  выбираем теплообменник с такими  характеристиками[1]: