5. Буландырғыштың жылулық есебі

Буландырғыш қондырғының екінші сатысындағы жыу ағыны

Q = (D /3,6)∙[h˝₁ + αh΄₁ - (1+α)∙h_пв] =

= (17,972/3,6)∙[ 2742,7+0,05∙619,2 - (1+ 0,05)∙293,3] = 12309,29 кВт;

Жылуберу коэффициенті

k = Q/ΔtF = 12309,29 /14∙1000 = 0,879235 кВт/м²˚С = 879,235 Вт/м²˚С ,

мұндағы Δt=14˚C ; F= 1000 м²;

меншікті жылу ағыны

q =Q/F = 12309,29/1000 = 12,309кВт/м²;

Рейнольдс саны

Rе = q∙H/r∙ρ'∙ν = 12,309∙0,897/(2132∙920∙0,206∙10^-6) = 27,33 ;

мұндағы жылуалмастырғыш беттің биіктігі

H = L₁/4 = 3,59 /4 = 0,897 м;

Бутүзу жылуы r = 2132 кДж/кг;

Сұйық тығыздығы ρ' = 920 кг/м³ ;

Р_п= 0,77 МПа кезіндегі кинематикалық тұтқырлық коэффициенті

ν =0,206∙10^-6 м/с;

Rе = 27,33 < 100 кезіндегі шықтанған будан қабырғаға жылуберу коэффициенті

α_1н=1,01∙λ∙(g/ν²)^1/3Rе^-1/3 =

= 1,01∙0,6857∙(9,81/((0,206∙10^-6)²))^1/3∙27,33^-1/3 = 14110,87 Вт/м²˚С;

Р_п = 0,77 МПа кезінде λ = 0,6857 Вт/м∙˚С;

Құбырлардың қабырғаларының тоттануын ескергендегі жылуберу коэффициенті

α₁=0,75∙α_1н=0,75∙14110,87 = 10583,2 Вт/м²˚С;

6. Айналу жылдамдығын анықтау.

Есеп сызықтық-аналитикалық тәсілмен анықталады.

Айналым жылдамдықтың үш мәнін W₀ = 0,5; 0,7; 0,9 м/с су беру құбырларының кедергісі мен пайдалы тегеурін мөлшерлері есептеледі. Су беру құбырлардың кедергісі мен пайдалы тегеурін сызықтары графикте біріккен нүктеде жұмыстық жылдамдық табылады. Су беру құбырларының кедергісі су өтетін сақиналы кеңістіктің және құбырлардың кірісіндегі кедергілердің қосындысы болып табылады.

Су өтетін сақиналы кеңістіктің ауданы

F_к=0,785∙[(D₂²-D₁²)-d²_оп ∙n_оп]=0,785[(3,45² – 2,8²) – 0,09² ∙32] = 2,985 м²;

Су өтетін сақиналы кеңістіктің эквиваленттік диаметрі

D_экв=4∙F_к/(D₁+D₂+n∙d_оп) π =4*2,985/(3,45+2,8+ 32∙0,09)*3,14= 0,416 м;

Су өтетін сақиналы кеңістіктегі судың жылдамдығы

W_к=W₀∙(0,785∙d²_вн ∙Z/F_к) =0,5∙(0,785∙0,027² ∙2726 /2,985) = 0,261 м/с;

W_к= 0,7*((0,785*0,027²*2726) /2,985)=0,366 м/с

W_к= 0,9*((0,785*0,027²*2726) /2,985)=0,47 м/с

м ұнда қыздыратын бөлік құбырларындағы ішкі диаметр

d_іш=d_с – 2∙δ = 32 - 2∙2,5 = 27 мм = 0,027 м;

Қыздыратын бөліктегі құбырлардың саны Z = 2726 шт.

Рейнольса саны :

Rе =W_к∙D_экв / ν

Рейнольса саны :

Rе =0,261*0,416/0,206∙10^-6=527068

Rе =0,366*0,416/0,206∙10^-6 =739106,8

Rе =0,47*0,416/0,206∙10^-6=949126,2

Сақиналы кеңістіктегі үйкеліс коэффициенті λ_тр=0,3164/Rе^0,25

λ_тр=0,3164/527068^,25=0,0117

λ_тр=0,3164/739106,8^0,25=0,0107

λ_тр=0,3164/949126,2^0,25=0,0101

Сақиналы кеңістіктегі қозғалыс кезіндегі қысым шығындары, Па: ΔР_к=λ_тр*(L₂/Д_экв)*(ρ΄W_к²/2) ;

ΔР_к=0,0117 *(3,65/0,416)*(920*0,261² /2) = 3,22

ΔР_к=0,0107*(3,65/0,416)*(920*0,366 ² /2)=5,79

ΔР_к=0,0101*(3,65/0,416)*(920*0,47 ² /2)=9,005

Сақиналы кеңістік кірісіндегі қысым шығындары, Па; ΔР_вх=(ξ_вх+ξ_вых)*((ρ'∙W_к²)/2),

мұнда ξ_вх=0,5;ξ_вых=1,0.

ΔР_вх=(0,5+1,0)*((920∙0,261²)/2)=47

ΔР_вх=(0,5+1,0)*((920∙0,366²)/2)=92,43

ΔР_вх=(0,5+1,0)*((920∙0,47 ²)/2)=152,42

Қыздырылатын бөлік құбыр кірісіндегі қысым шығындары, Па; ΔР_вх.тр.=ξ_вх.тр.*(ρ'∙W_к²)/2,

мұнда ξ_вх.тр.=0,5

ΔР_вх.тр.=0,5.*(920∙0,261²)/2=15,67

ΔР_вх.тр.=0,5.*(920∙0,366²)/2=30,81

ΔР_вх.тр.=0,5.*(920∙0,47 ²)/2=50,81

Тік аймақтағы су қозғалысы кезіндегі қысым шығындары, Па; ΔР_тр=λ_гр*(ℓ_но/d_вн)*(ρ΄W_к²/2), мұнда ℓ_но-төменгі қыздырылмайтын аймақтың биіктігі, м. ℓ_но=ℓ+(L₂-L₁)/2=0,25 +(3,65-3,59)/2=0,28 м , ℓ=0,25-шық деңгейі

ΔР_тр=0,0117*(0,28/0,027)*(920 *0,261²/2)=3,8

ΔР_тр=0,0107*(0,28/0,027)*(892,47*0,366²/2)=6,84

ΔР_тр=0,0101*(0,28/0,027)*(892,47*0,47 ²/2)=10,6

Түсірілмелі құбырлардың шығыны, Па ;

ΔР_оп = ΔР_вх+ΔР_к

ΔР_оп = 47+3,8=50,8

ΔР_оп = 92,43+6,84=99,27

ΔР_оп = 152,42+10,6=163,02

Қыздырылмайтын аймақтағы шығындар, Па; ΔР_но=ΔР_вх.тр.+ΔР_тр.

ΔР_но=15,67+3,8=19,47

ΔР_но=30,81+6,84=37,65

ΔР_но=50,81+10,6=61,41

Жылулық ағын, кВт/м² ;

g_вн=kΔt= 0,88*14= 12,32

g_вн=kΔt= 0,88∙14= 12,32

g_вн=kΔt= 0,88∙14= 12,32

Сақиналы кеңістікке берілетін жалпы жылудың саны, КВт;

Q_к=πД₁L₁kΔt=3,14∙2,8∙3,59∙0,88∙14= 388,86

Сақиналы кеңістіктегі суэнтальпиясының артуы,КДж/кг;

Δh_к=Q_к/(0,785∙d_вн²Z∙W∙ρ')

Δh_к=Q_к/(0,785∙d_вн²Z∙W∙ρ')= 388,86/(0.785*(0.027)²*2726*0.261*920) = 1.04

Δh_к=Q_к/(0,785∙d_вн²Z∙W∙ρ')= 388,86/(0.785*(0.027)²*2726*0.366*920) = 0.74

Δh_к=Q_к/(0,785∙d_вн²Z∙W∙ρ')= 388,86/(0.785*(0.027)²*2726*0.47*920) = 0.58

Су үнемдегіш аймақтағы биіктік,м;

ℓ_эк=((-Δh_к- -(ΔР_оп+ΔР_но)∙(dh/dр)+gρ'∙(L₁-ℓ_но)∙(dh/dр))/((4g_вн/ρ'∙W∙d_вн)+g∙ρ'∙(dh/dр)),

мұнда (dh/dр)=Δh/Δр=1500/(0,412*10⁵)=0,36

ℓ_эк=((-Δh_к -(ΔР_оп+ΔР_но)∙(0.36)+gρ'∙(L₁-ℓ_но)∙(0.36))/

((4g_вн/ρ'∙W∙d_вн)+g∙ρ'∙(0.36)) = ((-1.04 – (50,8+19.47)*0.36+9.8*920*(3,59-0.28)*0.36)/((4*12,32)/(920*0.261*0.027)+9.8*920*0.36)= 3,3

ℓ_эк=((-Δh_к -(ΔР_оп+ΔР_но)∙(0.36)+gρ'∙(L₁-ℓ_но)∙(0.36))/

((4g_вн/ρ'∙W∙d_вн)+g∙ρ'∙(0.36)) = ((-0.92 – (51.74+20.67)*0.36+9.8*892.47*(1.625-0.29)*0.36)/((4*21.42)/(892.47*0.275*0.027)+9.8*892.47*0.36)= 3,289

ℓ_эк=((-Δh_к -(ΔР_оп+ΔР_но)∙(0.36)+gρ'∙(L₁-ℓ_но)∙(0.36))/

((4g_вн/ρ'∙W∙d_вн)+g∙ρ'∙(0.36)) = ((-0.92 – (85.62+33.91)*0.36+9.8*892.47*(1.625-0.29)*0.36)/((4*21.42)/(892.47*0.354*0.027)+9.8*892.47*0.36)= 3,28

Су үнемдегіш аймақтағы шығындар, Па;

ΔР_эк=λ∙ℓ_эк∙(ρ'∙W²)/2

ΔР_эк=λ∙ℓ_эк∙(ρ'∙W²)/2 = 0.0117*3,3*920*(0.261)²/2 = 1.21

ΔР_эк=λ∙ℓ_эк∙(ρ'∙W²)/2 = 0.0107*3,289*920*(0.366)²/2 = 2.17

ΔР_эк=λ∙ℓ_эк∙(ρ'∙W²)/2 = 0.0101*3,28*920*(0.47)²/2 = 3,37

Жеткізетін сызықтағы жалпы кедергі, Па;

ΔР_подв=ΔР_оп+ΔР_но+ΔР_эк

ΔР_подв=ΔР_оп+ΔР_но+ΔР_эк = 50,8+19,47+1.21 = 71,48

ΔР_подв=ΔР_оп+ΔР_но+ΔР_эк = 99,27+37,65+2,17 = 139,09

ΔР_подв=ΔР_оп+ΔР_но+ΔР_эк = 163,02+61,41 + 3,37 = 227,8

Бір құбырдағы бу саны, кг/с

Д"₁=Q/z∙r

Д"₁=12309,29/2726*2132 = 0,0021

Құбырлардың шығысындағы келтірілген жылдамдық, м/с,

W"_ок=Д"₁/(0,785∙ρ"∙d_вн²) =0,0021/(0,785∙1,0∙0,027²) =3,67 м/с;

Орташа келтірілген жылдамдық,

W˝_пр=W˝_ок/2= =3,67/2=1,85 м/с

Шығындық бу мөлшері,

β_ок=W˝_пр/(W˝_пр+W)

β_ок= 1,85/(1,85+0.261) = 0.87

β_ок= 1,85/(1,85+0.366) = 0.835

β_ок= 1,85/(1,85+0.47) = 0.797

Қозғалмайтын сұйықтықтағы жалғыз көпіршіктің ағып шығу жылдамдығы, м/с

W_пуз=1,5 ⁴√gG(ρ΄-ρ˝/(ρ΄))²

W_пуз=1,5 ⁴√9,8*49,47(920-1,97/(920))²= 0,27

Өзара әсерлесу факторы

Ψ_вз=1,4(ρ΄/ρ˝)^0,2(1-(ρ˝/ρ΄))⁵

Ψ_вз=1,4(920/1,97)^0,2(1-(1,97/920))⁵ = 4,74

Көпіршіктердің топтап ағып шыққан жылдамдығы, м/с

W* =W_пузΨ_вз

W* =W_пузΨ_вз = 0,27*4,74= 1,28

Араласу жылдамдығы, м/с

W_см.р=W_пр"+W

W_см.р=W_пр"+W = 1.85+0.261 = 2,111

W_см.р=W_пр"+W = 1.85 +0.366 = 2,216

W_см.р=W_пр"+W = 1.85 + 0.47 = 2,32

Көлемдік бу мөлшері

φ_ок=β_ок/(1+W*/W_см.р)

φ_ок=β_ок/(1+W*/W_см.р) =0.87 /(1+1,28/2,111) = 0.54

φ_ок=β_ок/(1+W*/W_см.р) = 0.835/ (1+1,28/2,216) = 0.53

φ_ок=β_ок/(1+W*/W_см.р) = 0.797/ (1+1,28/2,32) =0. 51

Қозғалмалы тегеурін, Па

ΔР_дв=g(ρ-ρ˝)φ_окL_{пар ,}

мұнда

L_пар=L₁-ℓ_но-ℓ_эк=3,59-0,28-ℓ_эк ;

L_пар=L₁-ℓ_но-ℓ_эк=3,59-0,28-3,3 = 0.01 ;

L_пар=L₁-ℓ_но-ℓ_эк=3,59-0,28- 3,289 = 1.625-1.87 = 0.021

L_пар=L₁-ℓ_но-ℓ_эк=3,59-0,28-3,28=1.625-2.21 = 0.03

ΔР_дв=g(ρ-ρ˝)φ_окL_пар = 9.8(920-1.97)*0.54*0.01 = 7543,56

ΔР_дв=g(ρ-ρ˝)φ_окL_пар =9.8(920-1.97)0.53*0.021 = 6826,3

ΔР_дв=g(ρ-ρ˝)φ_окL_пар = 9.8(920-1.97)*0.51*0.03 = 5301,25

Бусулық сызықтағы үйкеліске кететін шығындар

ΔР_тр.пар=λ_тр((L_пар/d_вн)(ρ΄W²/2))[1+1,5(Wпр˝/W)(1-(ρ˝/ρ΄)]

ΔР_тр.пар=0,0117((0,01/0,027)(920*0,261²/2))[1+1,5(1,85/0,261)(1-(1,97/920)] = 84,65

ΔР_тр.пар=0,0107((0,021/0,027)(920*0,366²/2))[1+1,5(1,85/0,366)(1-(1,97/920)] = 125

ΔР_тр.пар=0,0101((0,03/0,027)(920*0,47²/2))[1+1,5(1,85/0,47)(1-(1,97/920)] = 215,94

Құбыр шығысындағы шығындар

ΔР_вых=ξ_вых (ρ΄W²/2)[(1+(W_пр˝/W)(1-(ρ˝/ρ΄)]

ΔР_вых=0,5 (920*0,261²/2)[(1+(1,85/0,261)(1-(1,97/920)] = 126,48

ΔР_вых=0,5 (920*0,366²/2)[(1+(1,85/0,366)(1-(1,97/920)] = 186,21

ΔР_вых=0,5 (920*0,47²/2)[(1+(1,85/0,47)(1-(1,97/920)] = 250,36

Ағынды жылдамдатуға кететін шығындар

ΔР_уск=(ρ΄W)²(y₂-y₁)

ΔР_уск=(920*0,261)²(0,05-0,00108) = 2820,61

ΔР_уск=(920*0,366)²(0,032-0,00108) = 3505,72

ΔР_уск=(920*0,47)²(0,017-0,00108) = 2976,55

y₁=1/ρ΄=1/920=0,00108

кезінде x=0; φ=0 у₂=((x²_к/(ρ˝φ_к))+((1-x_к)²/(ρ΄(1-φ_к)

у₂=((0,03²/(1,97*0,98))+((1-0,03)²/(920(1-0,98)) = 0,05

у₂=((0,021²/(1,97*1,06))+((1-0,021)²/(920(1-1,06)) = 0,032

у₂=((0,017²/(1,97*1,031))+((1-0,017)²/(920(1-1,031)) = 0,017

W_см=W˝_ок+W

W_см=3,67+0,261 = 3,931

W_см=3,67+0,366 = 4,036

W_см=3,67+0,47 = 4,14

β_к=W˝_ок/(1+(W˝ок/W_см))

β_к=3,67/(1+(3,67/3,931)) = 1,898

β_к=3,67/(1+(3,67/4,036)) = 1,922

β_к=3,67/(1+(3,67/4,14)) = 1,945

φ_к=β_к/(1+(W˝_ок/W_см))

φ_к=1,898/(1+(3,67/3,931)) = 0,98

φ_к=1,922/(1+(3,67/4,036)) = 1,06

φ_к=1,945/(1+(3,67/4,14)) = 1,031

х_к=(ρ˝W˝_ок)/(ρ΄W)

х_к=(1,97*3,67)/(920*0,261) = 0,03

х_к=(1,97*3,67)/(920*0,366) = 0,021

х_к=(1,97*3,67)/(920*0,47) = 0,017

Пайдалытегеурін, Па;

ΔР_пол=ΔР_дв-ΔР_тр-ΔР_вых-ΔР_уск

ΔР_пол=7543,56-3,8-126,48-2820,61 = 4592,67

ΔР_пол=6826,3-6,84-186,21-3505,2 = 3128,05

ΔР_пол=5301,25-10,6-250,36-2976,55 = 2063,74

Тәуелділік келесідей тұрғызылады:

ΔР_подв.=f(W) и ΔР_пол.=f(W) , 3-сурет арқылы W_ж= 0,68 м/с табамыз;

Рейнольдс саны:

Rе = (W_рd_вн)/ν = (0,68∙0,027)/(0,206∙10^-6) = 8912,6;

Нуссельт саны:

N_и = 0,023∙Rе^0,8∙Рr ^0,37 = 0,023∙8912,6^,0,8∙1,15^0,37 = 35;

мұндағы Рr = 1,15;

Қайнайтын суға қабырғадан жылуберу коэффициенті

α₂ = Nuλ/d_вн = (35∙0,685)/0,027 = 7811,09 Вт/м²∙˚С

Оттекті жабынды ескергендегі қайнайтын суға қабырғадан жылуберу

коэффициенті

α΄₂=1/(1/α₂)+0,000065=1/(1/7811,09)+0,000065= 7811,09 Вт/м²∙˚С;

Жылу беру коэффициенті

k=1/(1/α₁)+(d_вн/2λ_ст)*ℓn*(d_н/d_вн)+(1/α΄₂)*(d_вн/d_н) =

= 1/(1/14110,87)+(0,027/2∙60)∙ℓn(0,032/0,027)+(1/7811,09)∙(0,027/0,032)=

= 14110,87 Вт/м²∙˚С;

мұнда Ст.20 үшін λ_ст = 60 Вт/м∙^оС.

Ауыткуы:

δ = (k-k₀)/k∙100%=[(14110,87 – 879,235)/14110,87]*100 % = 9,3 % < 10%;

Жалпы әдістемелік нұсқаулар

 

Пәндік жұмыс есептеу-түсіндірме мен сызба бөлімінен тұрады. Түсіндірме "Кәсіпорын үлгіқалыпына (стандартына)"  ФС-10352-1910-УЕ-001-2002 сәйкес А4 пішімді парақта жазылады. Сызба бөлімі: буландырғыштын бойлық және көлденең кималары  А3 пішімде орындалады.

Есеп СИ жүйесінде жүргізіледі, сонымен бірге өндірісте және Госкомстат қабылдаған өлшем бірліктерін  қолдануға рұқсат. Тапсырма нұсқалары А -қосымшасындағы 1-кестеде берілген.

 

     Пәндік жұмысқа тапсырма

 

- буландырғыш сатысының айналмалық контурының сұйықағулық шығындарын анықтау;

- буландырғыш сатысының табиғи айналмасының контурындағы пайдалы тегеурінді анықтау;

- айналманың жұмыстық жылдамдығын анықтау;

- жылуөту еселеуішін анықтау.

 

Жұмысты орындау үшін әдістемелік нұсқаулар

 

Буландырғыш міндеті және құрылғысы

 

Буландырғыштар электр стансалардың бушығырлы қондырғыларының негізгі айналымындағы бу мен шық, шығындарын толтыратын дистиллятты алуға арналған қондырғы, сонымен бірге жалпы стансалық қажеттілікке және сыртқы тұтынушыларға бу өндіреді.

Буландырғыштар бірсатылы немесе көпсатылы болуы мумкін.

Ысытқыш орта ретінде шығырдың орта не төмен қысымды бу алымдарынан немесе азайтқыш-салқындатқыш қондырғыдан (АСҚ/РОУ) алынған, ал кейбір үлгілерде ыстықтығы 150-180°С су қолданылады.

Екіншілік будың міндетіне және сапасына қойылатын талаптарға байланысты буландырғыштардың бір не екі сатылы бу жуу құрылғылары болады.

 

1-тұрқы; 2-ысытатын секция; 3-ысытатын буды қосу; 4-жуатын бет; 5- қоректік суды қосу; 6-жалюзді ажыратқыш; 7- түсіретін құбырлар; 8- шықтық ысытатын буды әкету;