Тепловой расчет отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа, страница 5

Температурный напор Dt, °С:

Dt=, где       Dt_б – большая разность температур, °С;

Dt_м – меньшая разность температур, °С.

Dt_б и Dt_м определяем из рисунка 3.2.

Dt_б=140-90=60°С.

Рисунок 3.2 Прямоточная  схема безфазового перехода теплоносителей

            Dt_м=80-70=10°С.

Dt=°С.

3.2.8 Расчетная поверхность нагрева F, м²:

Расчетная поверхность нагрева F, м², определяется по формуле:

F=Q/(k×Dt).

F=3,5×10⁶/(2700×27,9)=46,459 м².

3.2.9 Длина хода по трубкам L₁, м:

Длина хода по трубкам L₁, м, при среднем диаметре d, м:

d=0,5×(d_н+d_вн).

d=0,5×(0,016+0,0132)=0,0146 м.

L₁=F/(p×d×n).

L₁=46,459/(3,14×0,0146×69)=14,68 м.

3.2.10 Число секций Z:

Расчет числа секций производим при длине одной секции l₁»4 м.

Z=L₁/l₁.

Z=14,68/4=3,67.

Окончательно принимаем число секций Z=4.

3.2.11 Уточненная поверхность нагрева F¢, м²:

F=Z×F¢, где       F¢ - поверхность нагрева одной секции, м², по таблице 1-24б[1] принимаем F¢=12,75 м².

F=4×12,75=51 м².

Действительная длина хода воды в трубках L₁, м, и межтрубном пространстве L₂, м:

L₁=l₁×Z=4×4=16 м.

Расстояние между патрубками входа и выхода сетевой воды l₂, м, из конструктивных соображений принимаем равным l₂=3,5 м.

L₂=Z×l₂=4×3,5=14 м.

3.2.12 Коэффициенты гидравлического трения l₁ и l₂:

Коэффициенты гидравлического трения для трубок l₁ и межтрубного пространства l₂ определяются по формуле Альтшуля при k₁=0,3×10^-3 мм (для бесшовных стальных труб изготовления высшего качества):

l₁=.

l₂=.

l₁=.

l₂=.

3.2.13  Суммарные коэффициенты местных сопротивлений Sx₁ и Sx₂:

Суммарный коэффициент местных сопротивлений для потока воды в трубках Sx₁:

Sx₁=Z×x_вх+Z×x_вых+(Z-1)×x_п, где       x_вх – коэффициент местного сопротивления при входе потока в трубки, по таблице 1-4[1] принимаем x_вх=1,5;

x_вых – коэффициент местного сопротивления при выходе потока из трубок, по таблице 1-4[1] принимаем x_вых=1,5;

x_п – коэффициент местного сопротивления при повороте потока в колене, по таблице 1-4[1] принимаем x_п=0,5.

Sx₁=4×1,5+4×1,5+(4-1)×0,5=13,5.

Суммарный коэффициент местных сопротивлений для потока воды в межтрубном пространстве Sx₂:

Sx₂=Z×Sx₁×f_мт/f_патр,

Принимаем отношение сечений входного или выходного патрубков f_мт/f_патр=1.

Sx₂=4×13,5×1=54.

3.2.14 Потери давления в подогревателе Dр₁, мм вод. ст., и Dр₂, мм вод. ст.:

Dр₁=,

Dр₂=, где       Х_ст – коэффициент загрязнения труб, по таблице 1-3[3] примем для загрязненных стальных труб Х_ст=1,51.

Dр₁=мм вод. ст.

Dр₂=мм вод. ст.

Сведем полученные результаты в таблицу I и сравним их между собой.

Таблица I Сравнение вариантов теплообменников

Тип теплообменника	Расчетный коэффициент теплопередачи k, ккал/(м2×ч×К)	Температурный напор Dt, °С	Поверхность нагрева F, м2	Диаметр корпуса D, м	Длина корпуса L, м	Гидравлическое сопротивление Dр, м вод. ст.	Число ходов Z
Кожухотрубчатый	2168	67,4	25,111	0,530	1,917	3,147	2
Секционный	2700	27,9	51,0	0,219	4,44	13,777	4

Сравнение теплообменников показывает, что для данных условий кожухотрубчатый пароводяной подогреватель имеет ряд преимуществ, по сравнению с секционным, такие как компактность (меньшая длина корпуса, меньшее количество ходов по межтрубному пространству), меньшее гидравлическое сопротивление, хотя и имеет несколько меньший коэффициент теплопередачи.

Таким образом дальнейший расчет будем производить для отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа, как наиболее подходящего в данных условиях эксплуатации.

Компоновка ½ трубного пучка для данного подогревателя по вершинам равностороннего треугольника представлена на рисунке 3.3.

3.3 Подбор днищ для проектируемого аппарата

Наиболее распространенной формой днищ является эллиптическая с отбортовкой на цилиндр. Размеры стальных эллиптических днищ регламентированы ГОСТ 6533-78*.