
Решение
Из табл. 1 Приложения определим коэффициент теплопроводности стали λ ст = Вт/м∙К. Теплопередача через 1м многослойной цилиндрической стенки определяется по формуле:
Q1 = π ∙ ki ∙ (tп - tн)
а) Коэффициент теплопроводности чистой стенки трубопровода без изоляции равен:
ki
=
Внутренний диаметр трубопровода равен dвн = dн – 2 δ = 45 - 2∙2,5 = 40 мм
Вычислим коэффициент ki:
ki
=
qi=
3.14 ∙ 1.183 ∙ (250 - 10) = 891.5
Задача а - 4
Требуется нагреть m кг/с воды, поступающей в бойлер при температуре t2вх, до температуры t2вых.
а) водой:
Температуры воды: t1вых – на входе и t1вых – на выходе; коэффициент теплопередачи k= 1700 Вт/(м2∙к).
Определить расход греющего теплоносителя и поверхность теплообмена бойлера, используя представленную таблицу.
Теплоемкость воды равна 4.19 кДж/(кг∙К).
Таблица:
Последняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
m, кг/с |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
t2ВХ, oC |
5 |
7 |
10 |
15 |
20 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
t2ВЫХ, oC |
50 |
60 |
90 |
70 |
70 |
90 |
95 |
100 |
102 |
105 |
t1ВЫХ,oC |
60 |
65 |
70 |
85 |
85 |
100 |
95 |
105 |
105 |
100 |
Предпоследняя цифра шифра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
t1ВХ,oC |
112 |
116 |
120 |
124 |
128 |
132 |
136 |
138 |
140 |
142 |
p, МПа |
0,15 |
0,16 |
0,17 |
0,18 |
0,19 |
0,20 |
0,21 |
0,22 |
0,23 |
0,24 |
х |
0,99 |
0,97 |
0,95 |
0,93 |
0,91 |
0,89 |
0,87 |
0,85 |
0,83 |
0.81 |
Дано: m=
5
t2вх= 10°С
t2вых= 90°С
t1вх= 138°С
t1вых= 70°С
kв=
1700
х= 0,85
Р= 0,16 МПа
K= 3600
Cр=
4,19
Определить: mв, F1, mп, F2
Решение.
а) Греющий теплоноситель – вода.
Запишем уравнение теплового баланса:
Q = m ∙ Cp ∙ (t2вых - t2вх ) = mв ∙ Cp ∙ (t1вх ∙ t1вых) (1)
Отсюда найдем расход греющего теплоносителя:
mв
= m
;
Произведем расчет:
mв
= 5 ∙
= 1,8
;
Поверхность теплообмена бойлера найдем по формуле:
F1=
;
(2)
Где ∆ Tср – средний температурный напор, определяемый по формуле:
∆ Tср
=
; (3)
Здесь
и
большая и меньшая разности температур
на концах теплообменника (рис 1).
Рис. Схема с противотоком
Из рис. 1 следует, что ∆tБ = 70 – 10 = 60 °С, ∆tM = 138 – 90 = 48°С. Теперь по формуле (3) получим:
∆tср
=
= 14°С
По формуле (1) вычислим теплоту, рередаваемую от горячего теплоносителя к холодному:
Q = 5 ∙ 4,19∙ 103∙ (90 - 10) = 1676 ∙ 103
По формуле (2) найдем поверхность теплообмена:
F1
=
= 70.4 м2
б) Греющий теплоноситель - водяной пар.
Уравнение теплового баланса:
Q = m ∙ Cр ∙ (t2вых – t2вх) = mП ∙ (h1вх – h1вых)
По табл. 7 Приложения определим энтальпии водяного пара на линии насыщения при давлении Р = 1,6 МПа:
h ʹ = 475.41 ; hʹʹ = 2696.3
Температура пара в состоянии насыщения