4.3. Методика обработки результатов измерений

После первичной обработки Протокола наблюдений каждой точке измере­ний будет отвечать только одно среднее значение соответствующего пара­метра. Совокупность этих значений обрабатывается по нижеприведенному алгоритму с целью определения недогрева до насыщения и коэффициента теплопередачи.

4.3.1. Недогрев до температуры насыщения

Искомое значение недогрева до температуры насыщения определится как

,

где - температура насыщения при давлении в подогревателе, ⁰С;

- температура воды на выходе подогревателя, ⁰С.

4.3.2. Коэффициент теплопередачи

Опытное значение среднего коффициента теплопередачи может быть вычис­лено по формуле, кВт/(м²_*⁰C)

,

где - тепловой поток (мощность), переданный от пара к воде, кВт;

- средний температурный напор между температурами греющего пара и сетевой воды, ⁰С;

- площадь поверхности теплообмена, к которой отнесен коэффициент теплопередачи, м².

Тепловой поток, переданный от пара к воде, определяется из уравнения теплового баланса, записанного без учета тепловых потерь в окружающую среду, кВт

,

где - массовый расход воды, кг/с;

- температуры сетевой воды на входе, выходе из подогревателя, ⁰С;

- средняя удельная теплоемкость воды, кДж/(кг_*⁰С). Определяется как функция давления P_в и средней температуры воды в подогревателе.

Значение площади поверхности теплообмена или известно заранее или вычисляется по тривиальным выражениям с использованием данных о форме и геометрических характеристиках трубок с учетом возможного заглушения некоторых из них.

Средний температурный напор между температурой пара и температурой воды определяется как среднелогарифмический, ⁰С

.

Для определения теплофизических свойств пара и воды рекомендуется использовать [2, 3].

5. Аналитическое определение коэффициента теплопередачи

Расчет подогревателя по нижеприведенной методике можно рассматривать как поверочный расчет. Он проводится в предположении, что геометрические характеристики подогревателя (число трубок, их длина и др.) полностью известны. При этом не учитываются отложения на поверхности трубок. Часть параметров и характеристики ( ), считаются известными после первичной обработки собственно результатов наблюдений.

В результате этого расчета определяется какую тепловую мощность , коэффициент теплопередачи и недогрев воды до температуры насыщения имел бы подогреватель данной конструкции при эксплуатации в идеальных условиях.

5.1. Расчет теплоотдачи от стенок труб к воде

Сложность расчета теплоотдачи от стенок трубок к воде при поверочном расчете заключается в том, что соответствующий коэффициент теплоотдачи зависит от теплофизических свойств воды, которые в свою очередь зависят от средней температуры воды . Так как первоначально недогрев воды до насыщения неизвестен, то неизвестной оказывается температура воды на выходе подогревателя и средняя температура воды. Поэтому первоначально величиной недогрева задаются (можно принять равным опытному значению).

В подавляющем большинстве случае промышленные теплообменники характеризуются турбулентным ( ) режимом течения теплоносителей. В этом случае расчет теплоотдачи от трубок к воде производится в следующей последовательности:

а) температура воды на выходе подогревателя

;

б) средняя температура воды в подогревателе

;

в) внутренний диаметр трубок

;

г) средняя скорость воды в трубках

,

где - число ходов воды в трубках;

- плотность воды в подогревателе при характерных значениях температуры и давления, кг/ м³.

д) критерий Нуссельта

где и - критерии Прандтля и Рейнольдса для воды при характерных температуре и давлении.

е) коэффициент теплоотдачи от трубок к воде, Вт/ (м² * ⁰С)

где - теплопроводность воды при характерных параметрах, Вт/(м * ⁰С).

Для определения теплофизических свойств воды целесообразно использовать [2, 3].