Промышленность \ Моделирование, алгоритмизация и оптимизация систем и элементов ТЭЦ

Разработка алгоритма конструкторского и поверочного расчетов кожухотрубчатого испарителя с прямыми трубами с реализацией данных алгоритмов на ЭВМ, страница 2

Dt_c_т=t_c_т-t_c_т^/=0

да

Гидравлический расчет:

DP_тр, DP_м, DP=DP_тр+DP_м

да

Конструкция аппарата

Исходными данными для конструкторского расчета являются входные и выходные параметры теплоносителей и расход нагреваемого теплоносителя. Далее по имеющимся данным находятся недостающие параметры для дальнейшего расчета. Определение свойств теплоносителей производится по найденным аппроксимационным зависимостям. Затем производится конструкторский расчет для определения конструктивных параметров теплообменника.

В конструкторском расчете необходимо задать материал и типоразмер теплообменных трубок, шаг разбивки и число ходов по воде. Далее производится тепловой расчет аппарата, итогом которого является определение площади поверхности теплообмена.

В процессе теплового расчета методом итераций определяется температура стенки. В процессе теплового расчета также производится проверка применимости формулы Михеева по числу Рейнольдса. Также проводится проверка применимости формулы для кипения на трубах. При этом при невыполнении условий выводится сообщение о несоответствии применяемой формулы.

Далее производится гидравлический расчет, итогом которого является нахождение суммарных потерь давления и затрат мощности на перекачку теплоносителя. В гидравлическом расчете подбирается формула для расчета коэффициента трения в зависимости от числа Рейнольдса.

При расчете затрат производство и эксплуатацию аппарата необходимо задать срок службы аппарата, стоимость 1 кг металла и 1 кВт×ч электроэнергии. По полученным в результате теплового и гидравлического расчетов данным находятся капитальные, эксплуатационные и суммарные затраты на производство и эксплуатацию аппарата.

Итогом конструкторского расчета является выбор конструкции теплообменника по наименьшим суммарным затратам на производство и эксплуатацию аппарата.

1.2 Расчет недостающих параметров

Тепловую нагрузку аппарата и расход греющего теплоносителя находим из уравнения теплового баланса:

где

G₁, G₂ – расходы греющего и нагреваемого теплоносителей, т/ч; G₂=10 т/ч;

t₁^’, t₁’’ – температуры греющего теплоносителя на входе в аппарат и выходе из него, °С; t₁^’=170 ^оС; t₁^’’=150 ^оС;

c₁^’, c₂^’’ – удельные теплоемкости греющего теплоносителя при соответствующих температурах, кДж/кг/К; c₁^’= 4,368 кДж/кг/К, c₂^’’=4,308 кДж/кг/К;

η=0,98 – коэффициент удержания теплоты изоляцией;

i_н – энтальпия насыщенного пара при давлении Р₂=0,2 МПа, кДж/кг; i_н=2706,3 кДж/кг;

t₂^’ – температура нагреваемого теплоносителя на входе, ^оС; t₂^’=90 ^оС;

c₂^’ – теплоемкость нагреваемого теплоносителя на входе, кДж/кг/К; с₂^’=4,205 кДж/кг/К.

кВт

1.3 Конструктивный расчет

Задаем наружный диаметр трубок d_н=36 мм, толщину стенки δ=2 мм, внутренний диаметр d_вн=32 мм, трубы стальные бесшовные по ГОСТ 8733-74, материал сталь 20.

Принимаем коридорную разбивку трубок с шагом s₁=s₂=54 мм с числом трубок в одном вертикальном ряду n₁=16 шт, числом рядов одного хода n₂=16 шт и числом ходов по воде z=1.

Число труб в одном ходу:

шт