4. Расчет водо-водяного теплообменника

№

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Обоснование или расчетная формула

Расчет

Исходные данные

1

Тепловая нагрузка

Q

кВт

По заданию

1005

2

Температура греющей воды на входе в подогреватель

ºС

-

170

3

Температура греющей воды на выходе из подогревателя

ºС

-

80

4

Температура нагреваемой воды на входе в подогреватель

ºС

-

70

5

Температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя

ºС

-

110

6

Средняя температура греющей воды

ºС

0,5(80+170)=125

7

Средняя температура нагреваемой воды

ºС

0,5(70+110)=90

8

Теплофизические характеристики греющей воды:

Определяются по табл. 8.4

ρ₁

кг/м³

То же

939

λ₁

Вт/м·К

-

68,6·10^-2

ν₁

м²/с

-

0,243·10^-6

Pr₁

-

-

1,42

Cp₁

кДж/кг·К

-

4,26

9

Теплофизические характеристики нагреваемой воды:

Определяются по табл. 8.4

ρ₂

кг/м³

-

970

λ₂

Вт/м·К

-

67,6·10^-2

ν₂

м²/с

-

0,326·10^-6

Pr₂

-

-

1,97

Cp₂

кДж/кг·К

-

4,208

№

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Обоснование или расчетная формула

Расчет

Исходные данные

10

Средняя температура стенки трубы

ºС

0,5(125+90)=107,5

11

Значение критерия Прандтля для воды

Pr_w

Определяется по табл. 8.4

1,65

12

Скорость движения воды в трубках

W₂

Принимается согласно в интервале от 0,5 до 3 м/с

1

13

Внутренний диаметр трубок

d_вн

м

То же

0,014

14

Наружный диаметр трубок

d_н

м

-

0,016

15

Средний диаметр трубок

d_cp

м

0,5(d_н + d_вн)

0.5(0.016+0.014)=0,015

16

Толщина трубок

δ

м

0,5(d_н – d_вн)

0,5(0,016-0,014)=

=0,001

17

Коэффициент теплопроводности материала трубок

λ

Вт/м·К

Определяется в зависимости от материала трубок [3]

105 (для латуни)

18

Коэффициент удержания тепла

η

-

Принимается в пределах от 0,97 до 0,98

0,98

19

Коэффициент загрязнения

β

-

Определяется по табл. 2.1

0,7

Конструкторский расчет

1

Расход греющей воды

G₁

кг/с

2

Расход нагреваемой воды

G₂

кг/с

3

Среднелогарифмический температурный напор

Δt_ср

ºС

№

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Обоснование или расчетная формула

Расчет

4

Площадь проходного сечения трубок

f_тр

м²

5

Технические характеристики стандартного подогревателя:

Определяются по табл. 8.6

м²

-

0,0057

м²

-

0,0122

Z

шт.

-

37

Д_в

м

-

0,158

L

м

-

2 или 4

6

Скорость движения воды в трубках

м/с

7

Скорость движения воды в межтрубном пространстве

м/с

8

Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства

d_э

м

9

Значение числа Рейнольдса для греющей воды

Re₁

-

10

Значение числа Рейнольдса для нагреваемой воды

Re₂

-

11

Значение числа Нуссельта для греющей воды

Nu₁

-

12

Значение числа Нуссельта для нагреваемой воды

Nu₂

-

13

Коэффициент теплоотдачи снаружи трубок

α₁

Вт/м² К

№

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Обоснование или расчетная формула

Расчет

Конструкторский расчет

14

Коэффициент теплоотдачи внутри трубок

α₂

Вт/м² К

15

Коэффициент теплопередачи

k

Вт/м² К

16

Расчетная поверхность нагрева теплообменного аппарата

F_p

м²

17

Длина хода воды в трубках

L_тр

м

18

Число секций

n

шт.

Принимаем 5 секций

19

Поверхность нагрева аппарата

F

м²

Поверочный расчет

1

Водяной эквивалент первичного теплоносителя

кВт/К

2

Водяной эквивалент вторичного теплоносителя

кВт/К

3

Число единиц переноса тепла

-

4

Отношение водяных эквивалентов

-

-

5

Эффективность водоводяного теплообменника

-

0,95

6

Тепловая нагрузка

кВт

№

Рассчитываемая величина

Обозначение

Единица измерения

Обоснование или расчетная формула

Расчет

7

Значения температур теплоносителей на выходе из теплообменника:

ºС

ºС

Гидравлический расчет

1

Объемный расход теплоносителя

D

м³/с

2

Коэффициент потерь на трение

-

3

Линейные потери давления на трение

Па

4

Сумма коэффициентов местных сопротивлений (ξ_i определяется по табл.4.2)

-

5

Потери давления в местных сопротивлениях

Па

6

Полное гидравлическое сопротивление (С определяется по табл. 4.1)

Па

7

Мощность насоса

( определяется по табл.2.20 [6])

Вт

Исходные данные для расчета коэффициента удержания тепла

1

Температура стенки подогревателя

ºС

Принимается по ср. температуре греющей воды ( )

125

2

Температура окружающего воздуха

ºС

Определяется по табл. 8.8

20

3

Коэффициент температурного расширения воздуха

К^-1

4

Коэффициент кинематической вязкости воздуха

м²/с

Определяется по табл. 8.8

5

Коэффициент теплопроводности воздуха

Вт м/К

Определяется по табл. 8.8

6

Критерий Прандтля

-

Определяется по табл. 8.8

0,703

7

Степень черноты

-

-

0,8

8

Коэффициент излучения абсолютно черного тела

Вт м²/ К⁴

-

5,67

Расчет коэффициента удержания тепла

1

Критерий Грасгофа

-

2

Критерий Релея

-

3

Коэффициенты, зависящие от режима течения жидкости

-

Определяются по таблице 5.1

0,135

0,333

4

Критерий Нуссельта

-

5

Коэффициент теплоотдачи конвекцией

Вт м²/К

6

Коэффициент теплоотдачи излучением

Вт м²/К

7

Суммарный коэффициент теплоотдачи

Вт м²/К

8

Площадь поверхности теплообменника

м²

9

Количество теряющегося тепла

кВт

10

Коэффициент удержания тепла

-