1.4 Результаты теплового и гидравлического расчётов

Выбор схемы подогревателя:

Принимаем схему подогревателя. Например, подогреватель с u-образными трубками диаметром = . Жидкость внутри трубок, греющий пар в межтрубном пространстве корпуса.

По давлению р₁ определяем параметры на линии насыщения:

- энтальпия =2778,17 ;

- температура t_н=184,07

- теплоемкость С_п= 2642

- удельный объем v_п=0,1775

Температура конденсации горящего пара принимается:

t_к= t_н - (3...5)°=184,07-4,07=180°С

Количество тепла, отдаваемого 1 кг греющего пара в подогревателе:

Средняя температура жидкости в подогревателе:

Физические параметры мазута топочного М40 при температуре 55°С:

- удельная теплоёмкость с_ж=1915.46

- плотность ρ_ж=939.15

- динамическая вязкость µ_ж=2045·10⁴ Па·с

- теплопроводность λ_ж=0.1185

Повышение температуры вязкой жидкости в подогревателе:

Коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду выбирается из промежутка:

η = 1.01…1.05=1.03

Расход греющего пара:

Среднелогарифмическая разность температур вязкой жидкости и греющего пара в подогревателе:

Для дальнейшего расчёта принимаются:

- число ходов выбирается из промежутка: z_ж=2...8=4

- скорость жидкости в трубах из промежутка:

Число трубок в одном ходе:

Принимается количество тепловых трубок в одном ходе равным 10.

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубок выбирается из промежутка:

Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки к мазуту:

Коэффициент теплопередачи от пара к топливу с учётом загрязнения:

Поверхность нагрева:

Средняя длина трубки одного хода:

Принимаются:

- диаметр патрубков входа и выхода жидкости d_пж=0.05...0.1=0.1 м

- диаметр патрубков входа греющего пара d_пп=0.02...0.04=0.04 м

- диаметр патрубка слива конденсата d_пк=0.015…0.025=0.02 м

Скорость вязкой жидкости в патрубках входа и выхода:

Скорость пара в патрубке выхода:

Скорость конденсата в сливном патрубке выхода:

Шаг разбивки трубок по треугольнику:

Коэффициент заполнения трубной доски принимается из промежутка:

Внутренний диаметр корпуса:

Удельное гидравлическое сопротивление движению жидкости внутри трубок на 1 погонный метр:

Толщина трубной доски выбирается из промежутка:

Средняя длина трубки одного хода с учётом толщины трубной доски:

Средняя длина пути, проходимого вязкой жидкостью в подогревателе:

Полное сопротивление потоку вязкой жидкости в подогревателе с учётом загрязнения:

1.5 Анализ результатов. Сравнение с аналогами

В каталоге был найден аналогичный теплообменный аппарат – подогреватель топлива ПТК-10В-1. Сравнение рассчитанного варианта и существующего аналога с производительностью Gж =5000 кг/ч приведено ниже в таблице 1.

Таблица 1

Техническая характеристика	Рассчитанный аппарат	ПТК 10В-1
Расход пара Gп, кг/ч	436,6	400
Сопротивление потоку топлива, МПа	0,85	0,5
Поверхность теплообмена F, м2	10,33	10

Как видно из таблицы, расход пара у спроектированного аппарата больше на 36,6 кг/ч, так же значительно больше значение сопротивления потоку топлива чем у подогревателя из каталога, а поверхность теплообмена незначительно (0,33 м² ) превышает значение у ПТК 10В-1.