3.1. Расчёт выходной температуры после подогревателя природного газа
первой ступени 2-ого аммиака.
a, b, d, e – коэффициенты для расчёта теплоемкости природного газа [кДж/кмоль*К].
a= 41,295 b= -9,476 d= 3,2343 e= -0,223990
t1 – температура природного газа на входе в теплообменник [К].
t1= 248
t2 – температура природного газа на выходе из теплообменника [К].
t2= 493
F0 – объемный расход природного газа при нормальных условиях [нм3/ч].
F0= 47500
МСН4 – молярная масса метана [кг/кмоль].
МСН4= 16
v1 – удельный объем природного газа [нм3/ч].
v1= 1,4
F1 – объемный расход продуктов сгорания при нормальных условиях [нм3/ч].
F1 = 348948
t3 – температура дымовых газов на входе в теплообменник [0С].
t3 = 280
v2 – удельный объем продуктов сгорания [нм3/ч].
v2 = 0,77
Ср3 – средняя теплоёмкость продуктов сгорания при 230 0С [кДж/кг].
Ср3= 1,105
Ср1 – теплоёмкость природного газа при 248К [кДж/кг].
Ср1
= 2,142
Ср2 – теплоёмкость природного газа при при 493К [кДж/кг].
Ср2
= 2,897
m1 – массовый расход природного газа [кг/с].
m1=
9,425
Q – теплосъем [кВт].
Q=
8,453
m2 – массовый расход продуктов сгорания [кг/с].
m2=
125,883
Δt– разность температур входа и выхода дымовых газов [0С].
Δt=
60,77
t4– температура дымовых газов на выходе из теплообменника [0С].
t4=
219,23
ΔТ – температурный напор [К].
ΔТ=
131,24
d – диаметр труб [м]: d = 0,025
d1 – внутренний диаметр труб [м]: d1= 0,021
L – длинна трубы[м]: L= 7,8
S1 – шаг труб в ряду [м]: S1= 0,09
S2 – вертикальный шаг [м]: S2= 0,1
n – количество труб в ряду [м]: n= 78
Z – число рядов по высоте [м]: Z=8
s – шаг ребер[м]: s= 0,0035
h – высота ребер [м]: h= 0,015
δ – толщина ребра [м]: δ= 0,0005
a * l – размеры газохода [м]: a * l = 3,912*15,85
D – диаметр трубы по оребрению [м]: D= 0,055
f1 – межтрубное сечение [м2].
f1
= 46,762
f2 – площадь сечения внутри трубы [м2].
f2
= 0,054
Нр1 – отношение поверхности рёбер к полной поверхности теплообменника.
Нр1
= 0,941
Нр2 – отношение несущей поверхности без ребер к полной поверхности.
Нр2
= 0,059
Нр3 – отношение внутренней поверхности теплообменника к полной.
Нр3
=
0,058
ψ – эффективности поверхности нагрева.
ψ
= 13,714
Hf – поверхность нагрева [м2].
Hf
= 5240
λ1 – коэффициент теплопроводности продуктов сгорания [Вт/м К].
λ1 = 0,0425
λ2 – коэффициент теплопроводности природного газа [Вт/м К].
λ2 = 0,0416
ν – коэффициент кинематической вязкости продуктов сгорания [м2/с].
ν = 36,7*10-6
Pr1 – критерий прандтля для продуктов сгорания.
Pr1 = 0,66
Pr2 – критерий прандтля для природного газа.
Pr2 = 0,728
ρ1 – плотность продуктов сгорания [кг/м3].
ρ1 = 0,71
ρ2 - плотность природного газа [кг/м3].
ρ2 = 18,9
μ - коэффициент динамической вязкости природного газа [Па*с].
μ = 28,6*10-6
ωρ1 – массовая скорость продуктов сгорания [кг/м2 с].
ωρ1
= 2,692
ωρ2 – массовая скорость природного газа [кг/м2 с].
ωρ2
= 174,514
Сz – поправка: Сz = 0,9
φσ – параметр, учитывающий относительное расположение труб в пучке.
φσ = 1,547
ψ1 – коэффициент, учитывающий неравномерность теплоотдачи по поверхности стибера: ψ1 =0,85
ε – коэффициент загрязнения: ε = 0,0043
Е – коэффициент эффективности ребра: Е = 0,92
β – параметр.
β
= 30,198
λ3 - коэффициент теплопроводности металла ребра [Вт/ м К].
λ3 = 150
α - коэффициент теплоотдачи конвекцией для оребренного шахматного пучка с круглыми ребрами [Вт/м2 К].
α
= 35,601
α1 – приведенный коэффициент теплоотдачи со стороны продуктов сгорания [Вт/м2 К].
α1
= 24,76
α2 – коэффициент теплоотдачи от стенки к природному газу [Вт/м2 К].
α2
= 472,56
К – коэффициент теплопередачи [Вт/м2 К].
К
= 12,322
F – необходимая поверхность нагрева [м2].
F
= 5227