Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Нижнекамский Химико-Технологический Институт Казанского Государственного Технологического Университета

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Потребители теплоты Галиакбаров.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.05.2025

Размер:

556.54 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

Кожухотрубчатый рекуперативный аппарат.

Рис.1.

Задание по контрольной работе.

Последняя цифра шифра	Давление пара Р_п, МПа	Температура пара t_s, ⁰С	Температура воды на входе , ⁰С	Температура воды на выходе , ⁰С	Объемный расход воды,
0	0,5	200	20	80	0,05
1	0,8	220	25	90	0,06
2	0,7	170	30	85	0,07
3	1,2	300	35	95	0,1
4	1,6	350	40	75	0,03
5	0,6	250	45	68	0,05
6	0,9	170	26	79	0,06
7	1	190	37	87	0,07
8	1,1	185	45	92	0,08
9	1,3	175	28	93	0,09

Тепловой расчет подогревателя.

При заданном давлении пара Р_п=0,7МПа, температура насыщения t_s=151⁰C. Пар перегрет, имеем две зоны теплообмена:

первая – охлаждение пара от t_п до t_s;

вторая – конденсация насыщенного пара на вертикальных трубах.

Считаем, что переохлаждения конденсата нет. Расчет поверхности проводим отдельно для каждой зоны.

Определяем параметры теплоносителей при средних температурах воды и пара:

где

- температура воды на входе в подогреватель;

- температура воды на выходе из подогревателя.

где

- температура перегретого пара, ⁰С;

- температура насыщенного пара,

⁰С

По таблицам физических свойств воды и водяного пара определим их основные параметры

При ⁰С определяем следующие справочные данные:

- теплоемкость воды;

=990,1 -плотность воды;

м²/кг

м²/с- коэффициент кинематической вязкости воды;

- коэффициент теплопроводности воды;

- число Прандтля

При определяем:

- теплоемкость пара;

- плотность пара;

- коэффициент кинематической вязкости пара;

- коэффициент теплопроводности пара;

- число Прандтля

Определяем количество теплоты, передаваемой паром воде

- объемный расход воды, ;

- теплоемкость воды.

1.3.1. Вычисляем количество теплоты, передаваемой паром воде в 1-й зоне

где

- массовый расход пара, ;

- теплоемкость пара,

1.3.1.1. Определяем расход пара

где

- теплота парообразования, определяемая по температуре насыщения пара( ), .

1.3.2. Определяем количество теплоты, передаваемой паром воде во 2-й зоне

1.3.3. Проверим полученное значение передаваемой паром воде

Выберем произвольно диаметр трубок:

материал: сталь;

скорость воды: ;

внутренний диаметр: d_вн=0,027 м

наружный диаметр: d_нар=0,029 м

толщина стенок трубок:

1.5. Определяем коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенки трубки к воде

, ,

где

- внутренний диаметр трубки, ;

- коэффициент теплопроводности воды,

- критерий Нуссельта для воды.

1.5.1. Определяем режим течения воды в трубах

где

- критерий Рейнольдса;

-коэффициент кинематической вязкости воды,

- скорость воды в трубках,

т. к. то режим течения жидкости турбулентный, значит критерий Нуссельта определяем по формуле:

где

- число Прандтля;

- поправочный коэффициент( ).

1.6. Вычисляем количество трубок

Выбираем стандартное количество трубок, близкое к полученному значению - .

1.7. Определяем шаг между трубками

1.8. Определяем при . =10.Отсюда определяем диаметр трубной решетки ,м.

1.9. Определяем внутренний диаметр корпуса

где

- кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом аппарата ( );

- наружный диаметр трубки, м.

1.10. Рассчитаем поверхность теплообмена в 1-й зоне

1.10.1. Определяем площадь межтрубного пространства для прохода пара

1.10.2. Определяем скорость пара в межтрубном пространстве

где

- плотность пара,

- массовый расход пара,

1.10.3. Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе

, ,

где

- эквивалентный диаметр, ;

- коэффициент теплопроводности пара,

- критерий Нуссельта для пара.

1.10.3.1. Вычисляем эквивалентный диаметр

, ,

где

- смоченный периметр, .

1.10.3.2. Определяем смоченный периметр

1.10.3.3. Определяем режим течения воды в трубах

где

- критерий Рейнольдса;

- коэффициент кинематической вязкости пара,

- скорость пара в трубках,

т. к. то режим течения жидкости турбулентный, значит критерий Нуссельта определяем по формуле:

где

- число Прандтля для пара;

1.10.4. Вычисляем коэффициент теплопередачи в 1-й зоне

, ,

где

- толщина трубки, ;

- толщина накипи, ;

- коэффициент теплопроводности стали трубки, ;

- коэффициент теплопроводности накипи, .

1.10.5. Определяем температурный напор в 1-й зоне

, ,

где

- температура воды на границе между зонами, ,

Поверхность теплообмена 1-й зоны составит

1.11. Рассчитаем поверхность теплообмена во 2-й зоне

Будем считать, что в этой зоне коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубки к жидкости равен коэффициенту теплоотдачи в 1-ой зоне. Это допустимо, так как свойства воды во 2-й зоне мало отличаются от свойств воды в 1-й зоне.

Определим коэффициент теплопередачи для 2-й зоны k₂графоаналитическим методом. Для этого предварительно находим для различных участков перехода теплоты зависимость между удельным тепловым потоком q и перепадом температур t.

Передача теплоты от пара к стенке.

1.11.1Определяем удельный тепловой поток

где

– безразмерный коэффициент;

– предполагаемая высота трубок( ), .

1.11.1.1. Вычисляем безразмерный коэффициент

Задавшись рядом значений t₁, вычислим соответствующие им величины t₁^0,75 и q₁. Строим кривую t₁ = f(q₁)

Таблица 1.1.

Зависимость t₁ = f(q₁).

t, С

t^0,75

q₁,кВт/м²

44,62

5,6

9,5

12,8

15,9

17,26

18,8

64,49

108,46

147,01

182,41

195

215,64

Передача теплоты через стенку.

1.11.2. Определяем плотность теплового потока

где

;

Задавшись значениями t₂, вычисляем соответствующие им величины q₂. Строим кривую t₂ = f(q₂)

Таблица 1.2.

Зависимость t₂ = f(q₂).

t, С

q₂,кВт/м²

5,21

190

198

380

760

950

1140

Передача теплоты через накипь.

1.11.3. Вычисляем удельный тепловой поток

где

;

Задавшись значениями t₃, определим соответствующие им величины q₃. Строим кривую t₃ = f(q₃)

Таблица 1.3.

Зависимость t₃ = f(q₃).

t, С

q₃,кВт/м²

11,36

87,25

174,5

198

261,75

349

Передача теплоты от накипи к воде.

1.11.4. Вычисляем удельный тепловой поток

где

Задавшись значениями t₄, определим соответствующие им величины q₄. Строим кривую t₄ = f(q₄)

Таблица 1.4.

Зависимость t₄ = f(q₄).

t, С

q₄, кВт/м²

39,41

24,9

49,79

74,69

99,58

124,48

198

1.11.5. Рассчитаем средний температурный напор во 2-й зоне

, ,

Складываем ординаты четырех зависимостей, строим кривую температурных перепадов. На оси ординат из точки, соответствующей t₂, проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой t_ = f(q_i). Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим значение удельного теплового потока q_гр, кВт/м².

Пусть:

1.11.6. Определяем коэффициент теплопередачи во 2-й зоне

1.11.7. Поверхность теплообмена во 2-й зоне составит

1.12. Определяем суммарную поверхность теплообмена

1.13. Вычисляем длину трубок

где

– средний диаметр трубок, м;

Т. к. не рекомендуется устанавливать трубки длиной более 5 м. Следовательно, необходимо уменьшить длину трубок. Для этого выбираем многоходовой подогреватель. Тогда общее число трубок составит

, ,