2.4 Расчет сетевой установки

2.4.1 Тепловой расчет водоводяного подогревателя

Исходные данные:

1. Температура греющей воды (конденсата) на входе

в подогреватель (табл. 1.4. п.34) Т₁=165^оС

2. Температура греющей воды (конденсата) на выходе

из подогревателя (табл. 1.4 п.3З) Т₂=80^оС

3. Температура нагреваемой воды на входе

в подогреватель (табл. 1.4 п.5) t₂=70^оС

4. Температура нагреваемой вода на выходе из подо-

гревателя (табли.5 п.59) t₁=82,34^оС

5. Расчетный расход сетевой воды( табл. 1.5п .6) G=51,37кг/с

РАСЧЕТ

Принимаем к установке два водоводяных подогревателя.

Так как в работе будут находиться две установки, то расход нагреваемой воды через одну установку составит:

G₁=G/2=51,37/2=25,68 кг/с

Расход греющей воды определяем из уравнения теплового баланса подогревателя:

G₁*(t₁-t₂)*C=G₂*(T₁-T₂)*C*h

где h - коэффициент,учитывающий снижение тепловой мощности за счет потерь в окружающую среду, принимаем h=0,96

G₂=(25,68*(82,34-70))/((165-80)*0,96)=3,88 кг/с

Средняя температура греющей воды

Т_ср=(165+80)/2=122,5^оС

7. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства

d_э=(D²-z*d²_н)/(D-z*d_н)=(0,259²-109*0,016²)/(0,259-109*0,016)=0,019559м

6. Скорость воды в трубках

w_тр=G₁/(¦_тр*r)=25,68/(0,01679*1000)=1,53 м/с

9. Скорость воды в межтрубном пространстве

w_мтр=G₂/(¦_мтр*1000)=3,88/(0,03077*1000)=0,126 м/с

10. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок

a₁=1,163*А₁*w^0,8_мтр/d^0,2_э=1,163*2567,99*1,53^0,8/0,019559^0,2=1495,7 Вт/м²к

где А₁ - Температурный множитель, определяемыйп по формуле

A₁=1400+18*Т_ср-0,035*Т²_ср=1400+10*122,5-0,035*122,5²=3079,8

11. Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде

a₂=1,163*А₂*w^0,8_тр/d^0,2_э=1,163*2567,99*1,53^0,8/0,014^0,2=9815,03 Вт/м²к

где A₂=1400+18*t_ср-0,035t²_ср=1400+l8*76,17-0,035*76,17²=2567,99

12. Коэффициент теплопередачи

К₀=1/(1/a₁+б/l+1/a₂)=1/(1/1495,7+0,001/105+1/9815,03)=1283 Вт/м²к

где б - толщина стенок латунных трубок

l - коэффициент теплопроводности латуни

l=105 Вт/мк при t =122^оС

Коэффициент теплопередачи с учетом коэффициента загрязнения поверхности нагрева:

К=К₀*m=1283*0,75=962,25 Вт/м²к

где m - поправочный коэффициент на загрязнение и неполное омывание поверхности нагрева =0,75

13. Поверхность нагрева подогревателя

Н=G₁*C*(t₁-t₂)/(K*Dt)=25,68*4190*(82,34-70)*0,85/(962,25*34,44)=34,06 м²

14. Количество секций подогревателя

Z=H/F_i=34,06/20,3=1,7

где F_i - поверхность нагрева одной секции водоподогревателя

Принимаем 2 секции

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Потери напора воды в трубах

1. Внутренний диаметр трубок d_вн=0,014м

2. Длина одного хода подогревателя: L=4м

3. Коэффициент трения / при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости а=0,0002м принимаем равным 0,04

4. Коэффициенты местных сопротивлений для одной секции:

вход в трубки - 1

выход из трубок - 1

поворот в колене - 1,7

Сумма коэффициентов местных сопротивлений

S¦=3,7

5. Потери напора воды в трубках для двух секций водоводяного подогревателя при длине хода 4м

Dh=(l*Z/d_вн+S¦)*w²_тр*r/2=(0,04*4/0,014+3,7)*1,53²*1000/2*2=354 МПа

где r - плотность воды, принимаем равной 1000м/м³

- количество секций подогревателя, соединенных последовательно

l - коэффициент трения

Потери напора в межтрубном пространстве

1. Эквивалентный диаметр живого сечения межтрубного пространства

d^мтр_э=0,019559м

2. Коэффициент трения при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости а=0,0002м и принимаем равным 0,04

3. Коэффициент местного сопротивления подогревателя по межтрубному

пространству определяем по формуле:

¦=13,5*¦_мтр/¦_п=0,03077/0,03765*13,5=11,03

где ¦_п - площадь сечения подходящего патрубка

Средняя температура нагреваемой воды

t_ср=(t₁*t₂)/2=(70+82,34)/2=76,17^оС

Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагре ваемой водой

Dt=(Dt_б-Dt_м)/ln(Dt_б-Dt_м)=(82,66-10)/ln(82,66/10)=34,44^оС

Где Dt_б - большая разность температур = 165-82,34 = 82,66 °С

Dt_м - меньшая разность температур = 80-70=10 °С

Для сетевой установки типа БПСВ-14 к дальнейшему расчету выписываем конструктивные данные водоводяного подогревателя 140СТ 34-588-68 3

а) внутренний диаметр корпуса Двн = 259 мм

б) наружный и внутренний диаметр трубок

d_н=16мм, d_вн=14мм

в) число трубок в живом сечении подогревателя

Z=109

г) площадь живого сечения трубок

¦_тр=0,01679м²

д) площадь сечения межтрубного пространства

¦_мтр=0,03077м²

е) поверхность нагрева одной секции

F_i=20,3м²

¦_п=0,03765м²

¦_мтр - площадь живого сечения межтрубного пространства принимаем

¦_м =0,03077м² 3

4. Потери напора воды в межтрубном пространстве двух секций водоводяного подогревателя

Dh_мтр=(0,04*4/0,019559+11,03)*(0,126²*1000)/2*2=305 Па

где L - длина одного хода подогревателя, L=4м

w_мтр - скорость воды в межтрубном пространстве, w_мтр=0,126м/с

(из теплового расчета водоводяного подогревателя)

r=1000 - плотность воды в кг/м³