1.3 Выбор конструктивной схемы аппарата.

На основе анализа возможных схем теплообменников, учёта их конструктивных особенностей выбирается оптимальная схема теплообменника, представленная на рис.1-2

2 Расчетная часть.

2.1 Расчет проводим с расчетом, что горячая вода, протекает в межтрубном пространстве.

2.1.1 Определим t_ср греющей воды.

.

По t_ср=145°С, находим:

Плотность воды:

;

Удельная теплоемкость воды:

;

Коэффициент теплопроводности воды:

;

Коэффициент кинематической вязкости:

;

Критерий Прандтля:

2.1.2 Определяем средний объемный расход воды, протекающей в межтрубном пространстве.

.

2.1.3 Определяем среднюю температуру нагревающей воды:

.

По , находим плотность воды:

;

Удельную теплоемкость воды:

;

Коэффициент теплопроводности:

;

Коэффициент кинематической вязкости:

;

Критерий Прандтля:

.

2.1.4 Определяем средний, объемный расход нагреваемой воды.

.

2.1.5 Определяем суммарную площадь поперечного сечения трубок в секции.

, где - скорость течения жидкости в трубах.

2.1.6 Определяем количество трубок

По таблице 2, находим стандартное количество трубок -

Значение относительного диаметра трубной решетки .

, находим по формуле:

Тогда внутренний диаметр трубной решетки:

2.1.7 Определяем внутренний диаметр корпуса аппарата.

где К-это кольцевой зазор который равен 0,008м.

2.1.8 Определим площадь поперечного сечения корпуса:

.

2.1.9 Определим площадь, занятую трубками:

2.1.10 Определим площадь межтрубного пространства:

2.1.11 Определяем отношение площадей:

2.1.12 Определим воды в межтрубном пространстве:

Таким образом на основании полученных размеров теплообменного аппарата произвели тепловой расчет с определением поверхности нагрева и количества секций.

2.2 Тепловой расчет теплообменника.

Тепловой расчет проводится применительно многослойной стенки с учетом накипи.

2.2.1 Определим коэффициент теплопередачи воды , от греющей воды, к стенкам труб.

а) Определим критерий Рейнольдса

;

где - эквивалентный диаметр, который рассчитывается по формуле:

;

б) Определим критерий Нуссельта

Из таблицы 1.[2], находим , при температуре 160°С.

.

2.2.2 Определим коэффициент теплопередачи , от стенки, к трубе с нагревающей жидкостью.

а) Определим критерий Рейнольдса

;

б) Определим критерий Нуссельта

Из таблицы 1.[2], находим , при температуре 92°С.

.

2.2.3 Определяем коэффициент теплоотдачи.

Где - толщина стенки в метрах.

.

2.2.4 Определим поверхность теплообмена.

,

где - это средняя температура, которая находится по формуле:

.

2.2.5 Определяем длину трубок секции.

,

где - это средний диаметр, который определяется по формуле:

2.2.6 Определим число секций.

где l - нормативная длина секции, равная 4,08.

Выбираем в соответствии с расчетными данными водяной подогреватель горячего снабжения в соответствии с межведомственной нормалью.

Данный подогреватель типа ВВПЛ-300 состоящий из 1ой секций.

Вывод

1.Анализ возможных конструкций теплообменных аппаратов поверхностного типа показал, что основным типом передачи тепла является конвективный теплообмен, включающий в себя теплопроводность и конвекцию (сложный теплообмен), это затрудняет тепловые расчёты, сводя их к теоретико-экспериментальным методам.

2. Теплоносителями в аппаратах рассмотренного типа является жидкость. Жидкость можно транспортировать на большие расстояния, чем водяной пар и коэффициент теплообмена достаточно высок. Понижение температуры воды хорошо изолированных трубопроводов составляет не более 1С на километр.

3. Выбранный секционный трубчатый теплообменник (водо-водяной подогреватель) марки ……………..состоящий из …………. секции. Небольшая разница в скоростях движения теплоносителей в межтрубном пространстве и трубах обеспечивает примерное равенство расходов.

4. Недостатком секционного теплообменника является повышенная стоимость единицы поверхности нагрева, т.к. большая длина пути жидкости создаёт дополнительные гидравлические потери.

Приложения.

Таблица 1.2 -Физические параметры воды на линии насыщения.

t,C	P, бар	Cp*10-3, Дж/кг*К	, Вт/м*К	a*107, м2/с	*105, Н*с/м2	ν*106, м2/с	Pr
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360	0,0060 0,0122 0,0233 0,042 0,0730 0,1233 0,1992 0,3116 0,4736 0,7011 1,0132 1,4327 1,9854 2,7011 3,614 4,760 6,180 7,920 10,027 12,553 15,550 23,202 33,480 46,940 64,19 85,92 112,90 116,08 186,74	4,212 4,191 4,183 4,174 4,174 4,174 4,178 4,187 4,195 4,208 4,220 4,233 4,250 4,266 4,287 4,312 4,346 4,379 4,417 4,459 4,505 4,614 4,756 4,949 5,229 5,736 6,473 8,163 13,984	0,551 0,575 0,599 0,618 0,634 0,648 0,659 0,668 0,675 0,680 0,683 0,685 0,686 0,686 0,685 0,684 0,686 0,679 0,675 0,670 0,663 0,645 0,628 0,605 0,575 0,510 0,506 0,450 0,393	1,300 1,370 1,430 1,490 1,530 1,570 1,600 1,630 1,650 1,670 1,680 1,700 1,710 1,720 1,735 1,727 1,730 1,727 1,720 1,710 1,700 1,660 1,622 1,558 1,463 1,319 1,152 0,960 0,536	178,8 130,5 100,4 80,1 65,3 54,9 47,0 40,6 35,5 31,5 28,2 25,9 23,7 21,8 20,1 18,6 17,4 16,3 15,3 14,4 13,6 12,5 11,5 10,6 9,8 9,5 8,5 7,7 6,7	1,789 1,306 1,006 0,805 0,659 0,556 0,478 0,415 0,365 0,326 0,295 0,272 0,252 0,233 0,217 0,203 0,191 0,181 0,173 0,165 0,158 0,141 0,141 0,135 0,131 0,128 0,128 0,127 0,126	13,67 9,52 7,02 5,49 4,31 3,54 2,98 2,55 2,21 1,95 1,75 1,60 1,47 1,36 1,26 1,17 1,10 1,05 1,00 0,96 0,93 0,89 0,87 0,87 0,90 0,97 1,11 1,39 2,35

Таблица 2.2- Значение относительного диаметра трубной решётки D/S в зависимости от числа трубок при ромбическом ( n₁) и концентрическом (n₂) размещении.

D/S	n1	n2	D/S	n1	n2
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20	7 19 37 61 91 127 187 241 301 367	7 19 37 62 93 130 173 223 179 341	22 24 26 28 30 32 34 36 38 40	439 517 613 721 823 931 1045 1165 1306 1459	410 485 566 653 747 847 953 1066 1185 1310

Таблица 3.[2] Основные данные о водо-водяных подогревателях для

городского водоснабжения.

Наименование	Обозначение подогревателя
	ВВПЛ-50	ВВПЛ-60	ВВПЛ-80	ВВПЛ-100	ВВПЛ-150	ВВПЛ-200	ВВПЛ-250	ВВПЛ-300
Наружный диаметр корпуса DН, мм	57	70	89	114	168	219	273	325
Внутренний диаметр корпуса DВ, мм	50	63	82	106	156	207	259	309
Число трубок в секции, шт.	4	7	12	19	37	69	109	151
Удельная поверхность нагрева FУ, м2/м	0.193	0.34	0.58	0.92	1.78	3.33	5.25	7.28
Поверхность нагрева одной секции нормальной длины F, м2	0.77	1.36	2.3	3.7	7.1	13.3	21	29.1
Площадь живого сечения межтрубного пространства одной секции fМТ,м2	0.00116	0.00173	0.00297	0.005	0.0122	0.0198	0.0308	0.0446
Отношение площади межтрубного пространства к площади трубок fМТ/ft	1.76	1.5	1.5	1.58	2	1.75	1.72	1.78
Основные размеры, мм
dН	45	57	70	89	133	168	219	273
dН1	45	57	70	89	114	168	219	219
L3	4409	4464	4503	4568	4722	4917	5075	5277
H	200	240	260	300	400	500	600	700
Вес одной секции с калачом, кг	43	54	77	100	201	327	492	680