Гидравлический расчёт теплообменного аппарата и расчёт мощности
Основной задачей гидравлического расчета является определение потери давления по пути греющего и нагреваемого теплоносителей.
Проведем гидравлический расчет для всех заданных вариантов, при этом имея в виду то, что ReB, WB и QB не изменяются по заданию.
Потери давления для водоводяного теплообменника рассчитываются по формуле:
∆P=[(ξ
+
ξвх+
ξвых+
ξпов)∙Nсек+
ξмс.пер.(
Nсек-1)]
где Nсек -число секций;
Nпов - число поворотов (задано по схеме ТОА);
ξвх , ξвых , ξпов , ξмс.пер.-коэффициенты местного сопротивления соответственно
при входе и выходе из ТОА, принимаются по таблице 5 приложения [1];
l- длина секции ТОА, принято l= 5 м;
d - определяющий размер для данной секции, м;
ξ - коэффициент местного сопротивления, рассчитываемый по формуле:
ξ=
где
Prc,
Ргж
- числа подобия Прандтля соответственно
при температуре стенки (рассчитывается
как средняя температура между средними
температурами воды и конденсата) и при
температуре жидкости.
Мощность
насосов для преодоления гидравлического
сопротивления аппарата находим по
формуле, кВт:
N=
где М - массовый расход среды,
∆P - потери давления, рассчитанные по формуле;
ρ
– плотность среды при определяющей
температуре ,
η- коэффициент полезного действия насоса, для данной работы принимаем КПД равным 70 %.
Расчет для варианта № 13:
Теплофизические свойства конденсата и воды:
|
tср,°С |
ρ,кг/м3 |
сp,кДж/кг∙град |
λ∙102,Вт/м∙град |
ν∙106,м2/с |
Pr |
Конденсат |
140 |
926,1 |
4,287 |
68,5 |
0,217 |
1,26 |
Вода |
100 |
958,4 |
4,22 |
68,3 |
0,295 |
1,75 |
Найдем для воды:
а) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,015
б) потери давления воды для водоводяного теплообменника, прежде рассчитав dэкв
dэкв
=
=
0,042
м
тогда
∆P=[(ξ + ξ вх+ ξ вых+ ξ пов)∙Nсек+ ξ мс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,015
+
1,5+ 1+ 0)∙1+ 2,5∙( 1-1)]
=2845,07
Па
в)
мощность водяного насоса для преодоления
гидравлического сопротивления аппарата:
Nвн
=
=
=0,933
кВт
Найдем для конденсата:
а) расход:
Мк=
б) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,018
в) потери давления конденсата для водоводяного теплообменника:
∆P=[(ξ + ξвх+ ξвых+ ξпов)∙Nсек+ ξмс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,018
+
1,5+ 1+ 0)∙1+ 2,5∙( 1-1)]
=3633,29
Па
г) мощность конденсатного насоса для преодоления гидравлического сопротивления аппарата, кВт:
Nкн
=
=
=0,613
кВт
Расчет для варианта № 14:
Теплофизические свойства конденсата и воды:
|
tср,°С |
ρ,кг/м3 |
сp,кДж/кг∙град |
λ∙102,Вт/м∙град |
ν∙106,м2/с |
Pr |
Конденсат |
120 |
943,1 |
4,25 |
68,6 |
0,252 |
1,47 |
Вода |
100 |
958,4 |
4,22 |
68,3 |
0,295 |
1,75 |
Найдем для воды:
а) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,015
б) потери давления воды для водоводяного теплообменника, прежде рассчитав dэкв
dэкв
=
=
0,048
м
тогда
∆P=[(ξ + ξвх+ ξвых+ ξпов)∙Nсек+ ξмс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,015
+
1,5+ 1+ 0)∙2+ 2,5∙( 2-1)]
=11318,82
Па
в) мощность водяного насоса для преодоления гидравлического сопротивления аппарата:
Nвн
=
=
=3,712
кВт
Найдем для конденсата:
а) расход:
Мк=
б) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,016
в) потери давления конденсата для водоводяного теплообменника:
∆P=[(ξ + ξвх+ξвых+ ξпов)∙Nсек+ ξмс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,016
+
1,5+ 1+ 0)∙2+ 2,5∙( 2-1)]
=20433,83
Па
г) мощность конденсатного насоса для преодоления гидравлического сопротивления аппарата, кВт:
Nкн
=
=
=3,415
кВт
Расчет для варианта № 15:
Теплофизические свойства конденсата и воды:
|
tср,°С |
ρ,кг/м3 |
сp,кДж/кг∙град |
λ∙102,Вт/м∙град |
ν∙106,м2/с |
Pr |
Конденсат |
110 |
951,0 |
4,233 |
68,5 |
0,272 |
1,60 |
Вода |
100 |
958,4 |
4,22 |
68,3 |
0,295 |
1,75 |
Найдем для воды:
а) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,014
б) потери давления воды для водоводяного теплообменника, прежде рассчитав dэкв
dэкв
=
=
0,047
м
тогда
∆P=[(ξ + ξвх+ ξвых+ ξпов)∙Nсек+ ξмс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,014
+
1,5+ 1+ 0)∙5+ 2,5∙( 5-1)]
=62504,64
Па
в) мощность водяного насоса для преодоления гидравлического сопротивления аппарата:
Nвн
=
=
=20,497
кВт
Найдем для конденсата:
а) расход:
Мк=
б) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,015
в) потери давления конденсата для водоводяного теплообменника:
∆P=[(ξ + ξвх+ ξвых+ ξпов)∙Nсек+ ξмс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,015
+
1,5+ 1+ 0)∙5+ 2,5∙( 5-1)]
=130433,69Па
г) мощность конденсатного насоса для преодоления гидравлического сопротивления аппарата, кВт:
Nкн
=
=
=21,704
кВт
Расчет для варианта № 16:
Теплофизические свойства конденсата и воды:
|
tср,°С |
ρ,кг/м3 |
сp,кДж/кг∙град |
λ∙102,Вт/м∙град |
ν∙106,м2/с |
Pr |
Конденсат |
110 |
951,0 |
4,233 |
68,5 |
0,272 |
1,60 |
Вода |
100 |
958,4 |
4,22 |
68,3 |
0,295 |
1,75 |
Найдем для воды:
а) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,013
б) потери давления воды для водоводяного теплообменника, прежде рассчитав dэкв
dэкв
=
=
0,045
м
тогда
∆P=[(ξ + ξвх+ ξвых+ ξпов)∙Nсек+ ξмс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,013
+
1,5+ 1+ 0)∙5+ 2,5∙( 5-1)]
=140876,77
Па
в) мощность водяного насоса для преодоления гидравлического сопротивления аппарата:
Nвн
=
=
=46,197
кВт
Найдем для конденсата:
а) расход:
Мк=
б) коэффициент местного сопротивления:
ξ
=
=
=0,014
в) потери давления конденсата для водоводяного теплообменника:
∆P=[(ξ + ξвх+ ξвых+ ξпов)∙Nсек+ ξмс.пер.( Nсек-1)] =
=[(0,014
+
1,5+ 1+ 0)∙5+ 2,5∙( 5-1)]
=230353,33
Па
г) мощность конденсатного насоса для преодоления гидравлического сопротивления аппарата, кВт:
Nкн
=
=
=38,330
кВт