Разработка алгоритма конструкторского и поверочного расчетов сетевого подогревателя вертикального типа с реализацией данных алгоритмов на ЭВМ, страница 7

Далее производится гидравлический расчет, итогом которого является нахождение суммарных потерь давления и затрат мощности на перекачку теплоносителя. В процессе гидравлического расчета производится выбор формулы для расчета коэффициента трения в зависимости от числа Рейнольдса.

Итогом расчета являются тепловая нагрузка аппарата, температура нагреваемого теплоносителя на выходе, расход греющего теплоносителя, затраты мощности на перекачку нагреваемого теплоносителя при изменении одного из входных параметров. Также определяется относительное изменение этих параметров и строятся графики изменения выходных параметров.

2.2  Расчет недостающих параметров

Рассмотрим вариант поверочного расчета на примере изменения давления греющего пара.

Отклонение входных параметров греющего и нагреваемого теплоносителя ±20%.

Полученный промежуток изменения давления P₁=0,32…0,48 МПа. Делим его на 5 точек и для каждой точки производим тепловой и гидравлический расчет.

Тепловая нагрузка аппарата:            

, где      G₁ – массовый расход греющего пара, кг/с, задаемся G₁=0,1702 кг/с;

h - коэффициент удержания теплоты изоляцией аппарата, из расчета h=0,97¸0,99, принимаем h=0,98;

h₁¢ - энтальпия греющего насыщенного пара, кДж/кг, по таблице II [2] с учетом давления греющего пара Р_П=0,32 МПа примем    h₁¢=2727,8 кДж/кг;

h₁¢¢ - энтальпия конденсата пара в состоянии насыщения, кДж/кг, по таблице II [2] с учетом давления греющего пара Р_П=0,32 МПа примем     h₁¢¢=570,6 кДж/кг;

 кВт.

Температура нагреваемой воды на выходе из аппарата:

t₂¢¢= t₂¢+ Q/(G₂×c₂), где      G₂ - массовый расход нагреваемой воды, кг/с;

t₂¢ - температура нагреваемой воды на входе в аппарат, °С;

t₂¢¢ - температура нагреваемой воды на выходе из аппарата, °С;

зададимся t₂¢¢=106°С;

с₂ - теплоемкость нагреваемой воды, Дж/(кг×К), по Р=1,8 МПа и t_ср2=(t₂¢¢+t₂¢)/2=(106+70)/2=88°С принимаем с₂=4198,5 Дж/(кг×К).

Тогда

t₂¢¢=70+359,89×1000/(2,381×4198,5)=106,01°С.

Расхождение между принятой и полученной температурой нагреваемой воды на выходе из аппарата составит:

Dt₂¢¢=100%×(106,01-106)/106,01=0,01%.

Окончательно t₂¢¢=106,01°С.

Температуру насыщения t_Н греющего пара, с учетом давления Р_П=0,32 МПа примем t_Н=135,63 °С.

2.3 Тепловой расчет

Уравнение теплопередачи имеет вид:

Q=k^.F^.Δt_,

где      Dt - температурный напор Dt, °С,

Dt=°С;

F – площадь поверхности теплообмена, м²;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×К),

k=,

_,  – соответственно коэффициенты теплоотдачи от греющего и нагреваемого                     теплоносителей,  Вт/(м^2.К);

λ_ст=48 Вт/(м×К) – коэффициент теплопроводности материала теплообменной трубки.

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на вертикальных трубках вычисляется по формуле Михеева:

=0,943^., где      r_к – удельная теплота парообразования, кДж/кг;

L – высота теплообменной трубки, м;

ρ_к – плотность конденсата пара, кг/м³;

g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

λ_к – коэффициент теплопроводности конденсата пара, Вт/(м×К);

ν_к – коэффициент кинематической вязкости конденсата пара, м²/с;

t_ст – средняя температура стенки теплообменной трубки, °С.

Задаемся температурой стенки t_ст=109,38 °С.

Проводим проверку применимости формулы Михеева (10⁴<Re<2×10⁶):

Число Рейнольдса:

Re₂=, где      w₂ – скорость воды в трубках, м/с,

w=;

n₂=3,199×10^-7 м²/с – коэффициент кинематической вязкости воды по t_ср2;

ρ₂=967,69 кг/м³ – плотность воды по средней температуре t_ср2.

w₂=м/с.

Re₂=.

Таким образом формула Михеева применима.

Задаемся высотой теплообменных трубок L=1,069 м.

По средней температуре пленки конденсата, равной t_ср.ср=(t_н+t_ср2)/2=(135,63+88)/2=111,82 °С, находим: r_к=2155,07 кДж/кг; ρ_к=950,76 кг/м³; λ_к=0,6835 Вт/(м×К); ν_к=2,755×10^-7 м²/с.

=0,943^. Вт/(м²×К).

Предполагая режим движения турбулентным, для расчета коэффициента теплоотдачи воды используем формулу Михеева:

Nu₂=0,021×Re₂^0,8×Pr₂^0,43×, где      Pr₂=1,974 – число Прандтля  по средней температуре воды t_ср2;