Определение конечных температур греющего и нагреваемого теплоносителей, страница 3

t_ст1=156,89  ^оС; t_ст2=151,94  ^оС; t_ст ’=154,41  ^оС; Δt_ст=0  ^оС;

ΔF=0%;

Полученная температура стенки и невязка по площади теплообмена не отличаются от предварительно заданных, поэтому пересчета не требуется.

      5.3 Гидравлический расчет

Общие потери давления в аппарате:

ΔP= ΔP_тр+ΔP_м, где  ΔP_тр – потери давления на трение, Па,

ΔP_тр=ξ,

где ξ – коэффициент трения, вычисляемый для 3000Re 100000 по формуле    

Блазиуса:

ξ===0,02657;

Тогда

ΔP_тр=0,02657=82,2 Па

ΔP_м – местные потери давления, Па

ΔP_м=Σψ_i , где Σψ_i=ψ₁ +ψ₂^.z+ z^.ψ₃ +(z-1)^.ψ₄ +ψ₅ – сумма коэффициентов местных сопртивлений;

ψ₁=ψ₅=1,5 – удар и поворот во входной и выходной водяных камерах;

ψ₂=0,5 – вход воды в трубки с закругленными краями;

ψ₃=1 – выход по прямому направлению;

ψ₄=2,5 – поворот потока воды в водяной камере на 180^о;

ΔP_м=(1,5+0,5+1+0+1,5) =98,0 Па,

Тогда общие потери давления в аппарате:

ΔP=82,2+98,0=180,2 Па,

Затраты мощности на перекачку нагреваемого теплоносителя:

N_э= ΔP^.G₂/η_н= =33,42 Вт, где η_н=0,8 – кпд насоса;

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.

Далее аналогичным образом ведем расчет при изменении других входных параметров:

t₂’=80...120 ^оС;

G₂=400...600 т/ч;

Результаты расчетов сведены в таблицы 4,5.

Строим графики относительного изменения параметров: Q_отн, N_отн, G_отн, t_отн(рис. 2,3,4) по одному из изменяемых параметров.

6.   Моделирование статического и динамического изменения    тепловых и гидравлических характеристик этого аппарата при изменении входных параметров теплоносителей в заданном диапазоне.

Передаточная функция канала “температура воды на входе - температура воды на выходе” имеет вид:

 ;

Коэффициенты входящие в уравнение вычисляются по формулам (возмущение 0…+20%):

k₁===0,329;

k₂===0,671;

где α₁,α₂ – средние за время возмущения коэффициенты теплоотдачи по пару и воде          соответственно, Вт/(м^2.К);

Число Стентона по пару:

St₁===8,34;

где F – поверхность теплообмена, м²;

с₁ – средняя теплоёмкость пара за время возмущения, Дж/(кг^.К);

G₁ – средний расход пара за время возмущения, кг/с;

Число Стентона по воде:

St₂===1,53;

где с₂ – средняя теплоёмкость воды за время возмущения, Дж/(кг^.К);

G₂ – средний расход воды за время возмущения, кг/с;

Время инерции стенки трубы:

Т_м= ==0,58 с;

где   ρ_м  - плотность материала трубок, кг/м³;

с_м –  теплоёмкость материала трубок, Дж/(кг^.К);

δ – толщина стенки трубы, м;

Время замены массы пара заполняющего межтрубное пространство:

τ₁=====1,43 с;

где М₁ – масса пара заполняющего межтрубное пространство, кг;

ρ₁ – средняя плотность пара за время возмущения, кг/м³;

V₁ – объем межтрубного пространства, м³;

L – активная длина трубок, м;

D_вн – внутренний диаметр корпуса, м;

d_н -  наружный диаметр трубок, м;

Время замены массы воды заполняющей трубное пространство:

τ₂=====14,8 с;

где М₂ – масса воды заполняющей трубное пространство, кг;

ρ₂ – средняя плотность воды за время возмущения, кг/м³;

V₂ – объем трубного пространства, м³;

L – активная длина трубок, м;

d_вн -  внутренний  диаметр трубок, м;

;

;

;

Тогда

;

для возмущения -20%...0%:

k₁=0,319;

k₂=0,681;

St₁=7,63;

St₂=1,47;

Т_м=0,59 с;

τ₁=1,36 с;

τ₂=15,07 с;

;

Передаточная функция канала “температура пара на входе - температура воды на выходе” имеет вид:

 ;

Коэффициенты входящие в уравнение вычисляются по формулам (возмущение 0…+20%):

k₁===0,331;

k₂===0,669;

где α₁,α₂ – средние за время возмущения коэффициенты теплоотдачи по пару и воде          соответственно, Вт/(м^2.К);

Число Стентона по пару:

St₁===7,54;

где F – поверхность теплообмена, м²;

с₁ – средняя теплоёмкость пара за время возмущения, Дж/(кг^.К);

G₁ – средний расход пара за время возмущения, кг/с;

Число Стентона по воде:

St₂===1,51;

где с₂ – средняя теплоёмкость воды за время возмущения, Дж/(кг^.К);

G₂ – средний расход воды за время возмущения, кг/с;

Время инерции стенки трубы:

Т_м= ==0,595 с;

где   ρ_м  - плотность материала трубок, кг/м³;

с_м –  теплоёмкость материала трубок, Дж/(кг^.К);

δ – толщина стенки трубы, м;

Время замены массы пара заполняющего межтрубное пространство:

τ₁=====1,31 с;

где М₁ – масса пара заполняющего межтрубное пространство, кг;

ρ₁ – средняя плотность пара за время возмущения, кг/м³;

V₁ – объем межтрубного пространства, м³;

L – активная длина трубок, м;

D_вн – внутренний диаметр корпуса, м;

d_н -  наружный диаметр трубок, м;

Время замены массы воды заполняющей трубное пространство:

τ₂=====19,83 с;

где М₂ – масса воды заполняющей трубное пространство, кг;

ρ₂ – средняя плотность воды за время возмущения, кг/м³;

V₂ – объем трубного пространства, м³;

L – активная длина трубок, м;

d_вн -  внутренний  диаметр трубок, м;

;

;

;

Тогда

;

для возмущения -20%...0%:

k₁=0,318;

k₂=0,682;

St₁=8,53;

St₂=1,49;

Т_м=0,58 с;

τ₁=1,23 с;

τ₂=15,09 с;

.