2. Гидравлический расчет теплообменного аппарата и расчет мощности.

Основной задачей гидравлического расчета является определение потери давления по пути греющего и нагреваемого теплоносителей.

При этом следует иметь в виду, что перемещение воды в водоводяных теплообменниках осуществляется насосом. Перемещение дымовых газов по трубкам аппарата осуществляется за счет работы дымососа, а воздух подается в воздухоподогреватель вентилятором.

Гидравлическое сопротивление трения на всех участках поверхности теплообмена, сумма потерь давления в местных сопротивлениях, а также гидравлическое сопротивление пучков труб могут рассчитываться по формулам из /1,2/.

Коэффициент сопротивления трения при вязкостном неизотермическом и турбулентном неизотермическом течении в каналах рекомендуется определять по /1/.

Коэффициенты местных сопротивлений в трубчатых теплообменных аппаратах для различных участков пути теплоносителей приведены в табл.5 приложения.

Расчетные формулы, которые могут быть использованы для определения коэффициента местных потерь при поперечном омывании пучка, приведены в приложении табл.6.

Расчет мощности насоса, вентилятора и дымососа производится по формуле:

, кВт, (2.1)

где - массовый расход среды, кг/с;

- плотность среды, кг/м³;

- КПД насоса вентилятора или дымососа;

- полный напор, Н/м²;

- объемный расход среды, м³/с.

Полный напор, необходимый для движения через теплообменник, обычно складывается из суммы всех сопротивлений трению и местных сопротивлений.

Коэффициент полезного действия центробежных насосов изменяется в диапазоне 0,60…0,80.

КПД вентилятора находится в пределах 0,80…0,85, а дымососа- 0,50…0,70.

При выполнении курсовой работы величину КПД можно принять средней для указанных пределов.

3. Эксергетические расчеты.

Основной задачей расчетов является определение эксергетического коэффициента полезного действия и выбор на основе этого расчета термодинамически наиболее совершенной компоновки теплообменного аппарата (ТА). На основании /5…7/:

, (3.1)

где - потеря внутренней эксергии в аппарате;

- удельная эксергия греющего теплоносителя на входе в аппарат;

- то же на выходе из аппарата;

- массовый расход греющего теплоносителя.

, (3.2)

где - собственная потеря эксергии, вызванная неравновесным

теплообменом;

- техническая потеря эксергии, связанная с

гидравлическим сопротивлением при теплообмене,

составляющие в формуле (3.2) вычисляются следующим

образом /7/:

, (3.3)

где - теплопроизводительность, кВт;

- разность эксергетических температур, всегда берется

так, чтобы из большей по абсолютной величине

эксергетической температуры вычитать меньшую /7/.

Средне термодинамические эксергетические температуры вычисляются по формулам:

Для греющего теплоносителя

, (3.4)

Для нагреваемого теплоносителя

, (3.5).

В формулах (3.4) и (3.5) и - средние термодинамические температуры соответственно греющего и нагреваемого теплоносителей, - температура окружающей среды, как правило, принимается =293,15 К. и вычисляются по формулам /8/:

; (3.6)

. (3.7)

В формулах (3.6) и (3.7) - изменение энтальпии греющего теплоносителя в теплообменном аппарате; - изменение энтальпии нагреваемого теплоносителя; - изменение энтропии греющего теплоносителя; - изменение энтропии нагреваемого теплоносителя в теплообменном аппарате; и - температура (К) греющего теплоносителя на входе и выходе теплообменного аппарата; и - температура (К) нагреваемого теплоносителя на входе и выходе ТА.

- техническая потеря эксергии равна мощности, затраченной на прокачку воды в водоводяных и пароводяных ТА, на перемещение дымовых газов и воздуха в воздухоподогревателях.

Техническая потеря эксергии:

, (3.8)

где и - мощность, затрачиваемая соответственно на

перемещение греющего и нагреваемого теплоносителя.

Разность

(3.9)

В формуле (3.9) введены следующие дополнительные обозначения:

- средняя теплоемкость греющего теплоносителя,

и - соответственно средняя теплоемкость греющего теплоносителя в пределах изменения температуры от до и до .

По формуле (3.1) рассчитываются для всех заданных вариантов. Окончательно выбирается компоновка ТА с максимальной величиной из всех рассчитанных вариантов.