Расчет теплофизических свойств теплоносителей, страница 3

^оС

= 0 ^оС

Средняя  температура греющего теплоносителя:

Температура нагреваемого теплоносителя:

- на входе:  ^оС;

- на выходе:  ^оС (выбирается для сходимости расчетных поверхностей теплообмена (F_{р ном} и F_{р 20%})).

Средняя температура нагреваемого теплоносителя:

 ^оС;

Тепловая нагрузка аппарата:

кВт.

Теплофизические свойства теплоносителей:

при  t_{1 ср} = 463,705 ^оС,

t_{2 ср} = 153,89 ^оС,

кДж/(кг К);

 кДж/(кг К);

кг/м³;

 кг/м³;

Вт/(м К);

 Вт/(м К);

;

;

м²/с;

 м²/с;

Теплопроводность стали: 46 Вт/(м К);

Типоразмер труб по ГОСТ 550-75

- наружный диаметр d_н = 32 мм;

- толщина стенки d = 3,5 мм;

- внутренний диаметр d_в = d_н-2^.d = 32 - 2 × 3,5 = 25 мм;

Масса одного погонного метра труб: G_m = 1,63 кг/м

Число ходов нагреваемого теплоносителя: Z₁ = 1;

греющего теплоносителя Z₂ = 1;

Число трубок в ряду Z_тр = 18 шт;

Число рядов: Z_р=17 шт;

Шаги разбивки:

- продольный S₁=1,3^.d_н= 1,3 ×32=41,6 мм;

- поперечный S₂=0,289×^.S₁= 0,289 ×41,6=12 мм;

- относительные шаги

s₁=S₁/d_н = 41,6 / 32 = 1,3 мм;

s₂=S₂/d_н = 12 / 32 = 0,38 мм;

Число труб в одном ходу: n=m/z₂ = 298 шт;

Общее число труб: m=Z_тр×Z_р-(Z_р-1)/2 = 298 шт;

Ширина теплообменника: В=S₁×Z_тр/1000 = 41,6 ×18/1000 = 0,749 м.

Площадь проходного сечения:

 м².

Активная длина трубок:

 м.

Коэффициент сжатого сечения:

Скорость греющего теплоносителя находим:

w₁=G₁/(f₁×r₁) = 2,44 / (0,146 ×0,488) = 34,181 м/с;

Скорость нагреваемого теплоносителя в сжатом течении:

 м/с;

Скорость нагреваемого теплоносителя:

w₂=G₂/(r₂×В×l_а) = 2,77/(0,830 ×0,749 ×4,664) = 0,954 м/с;

Число Рейнольдса греющего теплоносителя:

;

Число Рейнольдса нагреваемого теплоносителя::

;

Число Нуссельта (греющ.): Nu₁=0.021×Rе₁^0,8×Рr₁^0,43 = 0,021 ×12127,6^0,8 ×0,622^0,43=31,67;

Число Нуссельта (нагр.): Nu₂=0.4×Rе₂^0,6×Рr₂^0,36 = 0,4 ×1047,3^0,6 ×0,683^0,36 = 22,62;

Число Нуссельта (нагр., сжатый пучок):

;

Число Нуссельта (нагр., истинный) если , то Nu₂ (нагр., сжатый пучок), иначе Nu₂ (нагр.). Так как 1,3 / 0,38 > 2, Nu₂ (истинный) = 22,62.

Коэффициент теплоотдачи:

- греющего теплоносителя  Вт/(м² К);

- нагреваемого теплоносителя  Вт/(м² К);

Коэффициент теплопередачи:

 Вт/(м² К);

Среднелогарифмический температурныйнапор:

 ^оС;

где  = 335,4 – 20 = 315,4 ^оС;

 = 600 – 287,78 = 312,2 ^оС;

Расчетная поверхность теплообмена:

 м²;

Сходимость площади:

%

Сходимость активной длины трубок:

D=l_а-l_а=0

l_а=4,664 м

Толщина трубной доски: S=0,025 м;

Отрезная длина труб: l_отр =l_а+2×S = 4,664 + 2 ×0,025 = 4,71 м;

Масса теплообменной поверхности: М=Gm× l_отр ×n = 1,63 × 4,71× 298 = 2289,8 кг;

Число Эйлера:

;

Потери давления в пучке:

 кПа;

Коэффициент местного сопротивления при повороте на 180 ⁰: 2,5.

Потери давления при повороте на 180⁰:

 кПа.

Общие потери давления воздуха:

 = 0,4494 + 0,0 = 0,4494;

Коэффициент трения:

;

Потери давления на трение:

 кПа;

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:=1,5.

Потери давления на местные сопротивления:

 кПа;

Общие потери давления в аппарате: DР=DР_тр+DР_м= 1,623 + 0,428 = 2,051 кПа.

Затраты мощности на перекачку греющего теплоносителя:

 кВт;

Затраты мощности на перекачку нагреваемого теплоносителя:

 кВт

Изменение входного параметра: ;

Изменение температуры газа на выходе: при ;

при ;

при ;

Изменение температуры воздуха на выходе:

при dG ;

при dt^/₂ ;

при dt^/₁ ;

Изменение тепловой нагрузки: при dG

при dt^/₂

при dt^/₁

4.2. Изменение температуры

Объемный расход греющего теплоносителя V₁=15000 м³/ч

Объемный расход нагреваемого теплоносителя V₂=10000 м³/ч

Массовый расход греющего теплоносителя

 кг/с

Массовый расход нагреваемого теплоносителя

 кг/с

Температура греющего теплоносителя:

- на входе

- на выходе: