Национальный исследовательский университет

«Московский Энергетический Институт»

Кафедра «Электроснабжения промышленных предприятий»

ТИПОВОЙ РАСЧЕТ

по курсу: «Энергосиловое оборудование промышленных предприятий»

Выполнил Перминов С.А.

Группа Эл-08-08

Вариант 24

Преподаватель Быстрицкий Г.Ф.

Москва, 2013 г.

1. Исходные данные и задание

1. На основании исходных данных произвести тепловой и конструктивный расчет водоводяного теплообменника и вычертить схему аппарата в соответствии с полученными размерами.

2. По заданному виду топлива рассчитать тепловой баланс агрегата и определить его КПД.

Тип подогревателя	Водоводяной (ВВ)
Для ГВ / , ˚С	5/70
Температура греющей воды / , ˚С	75/148
Схема движения носителей	Прямоточная ↑↑
Вид топлива	Т3
Коэффициент избытка воздуха αух	1,45
Тепловая мощность, кВт	2700

2. Тепловой и конструктивный расчет водоводяного теплообменника

Для аппаратов, работающих без изменения агрегатного состояния вещества (водоводяной подогревателей) уравнение теплового баланса имеет вид:

_{где Q – тепловая производительность, Вт}

_{G1, G2 – расходы теплоносителей, кг/с}

_{С1, С2 – теплоемкости теплоносителей, Дж/(кг К)}

- начальные и конечные температуры теплоносителей

- коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду

( =0,97)

Теплоемкости горячего и холодного теплоносителя берутся по таблице приложения 3 [1] по средним температурам теплоносителей, которые соответственно равны:

(интерполяция между значениями

и );

(интерполяция между значениями

и );

Поверхность подогревателя H, м² находим из уравнения теплопередачи:

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² К)

– средний температурный напор между теплоносителями, ˚С

Для водоводяных подогревателей величина определяется по формуле:

- большая и меньшая разности температур на выходе и входе теплообменного аппарата, согласно графику рис №1:

_{Рис №1. Тепловой напор по длине теплообменника}

Средний температурный напор:

Общий коэффициент теплопередачи К, Вт/(м² К), с достаточной точностью можно определить по формуле для плоской стенки:

α₁, α₂ – коэффициенты теплоотдачи с внешней и внутренней сторон трубки, Вт/(м² К)

– толщина стенки трубки, м

– коэффициенты теплопроводности материала трубки, Вт/(м² К)

– термическое сопротивление загрязнений, отлагающихся на поверхности нагрева с обеих сторон, (м² К)/Вт

В водоводяных теплообменниках используют латунные трубки с наружным диаметром 16 мм и внутренним диаметром 14 мм.

Толщина стенки трубки =1 мм. Коэффициент теплопроводности для латуни

Термическое сопротивление загрязнений:

– толщина слоев загрязнений, м;

– коэффициенты теплопроводности слоев загрязнений, Вт/(м² К);

- для сырой воды по табл. [1, стр 20];

- для сетевой воды;

по табл. [1, стр 20].

Находим коэффициенты теплоотдачи α₁, α₂:

В – коэффициент, объединяющий комплекс величин, зависящих только от температуры воды, и определяемых по графику [1, стр 22] для средних температур носителей;

– плотность воды при средней температуре, определяется по приложению 3 [1];

– средняя скорость движения теплоносителя.

При В₁=7,8;

При В₂=12,2;

При конструктивном расчете водоводяных подогревателей скорость теплоносителя в трубках принимают в пределах 0,5-3м/с [1, стр 21]

Принимаем

Гидравлический диаметр при движении воды внутри трубок равен их внутреннему диаметру , а при движении в межтрубном пространстве он определяется по формуле:

где - площадь поперечного сечения потока, м²

Р – смачиваемый периметр сечения, м

Объемный расход теплоносителей:

Суммарное сечение всех труб:

Сечение одной трубы:

Количество труб:

Принимаем концентрическое расположение трубок с n=37.

Пересчитаем значение скорости теплоносителя для стандартного числа трубок:

По таблице раздаточного материала определяем отношение диаметра трубной решетки к шагу для n=37.

Шаг трубной решетки:

Диаметр трубной решетки:

Внутренний диаметр корпуса:

где k – кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом:

Площадь межтрубного пространства:

Скорость воды в межтрубном пространстве:

Гидравлический диаметр снаружи трубок:

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к сырой воде:

Коэффициент теплоотдачи от сетевой воды к стенке трубы:

Общий коэффициент теплопередачи:

Поверхность нагрева подогревателя H, м²:

Длина трубок L:

где z – число ходов

d_ср - средний диаметр, рассчитанный по формуле:

Принимаем число ходов z =8, тогда длина трубок составит L= 3,1м.

Секционный водоводяной подогреватель