1.4 Результаты теплового и гидравлического расчётов

Подогреватель с U-образными трубками диаметром = м. Масло - внутри трубок, греющий пар – в межтрубном пространстве корпуса.

Средняя температура масла в подогревателе:

Физические характеристики масла при t_м:

Удельная теплоемость: c_p = 0,451 ккал/кг ˚С = 1,888 кДж/кг ˚С

Удельный вес: γ_м = 888 кг/м³

Параметры греющего пара на линии насыщения:

Температура: t_п = 222,9 ˚С

Теплота парообразования: r_п = 440,7 ккал/кг = 1845,12 кДж/кг

Удельный объем v_п = 0,0815 м³/кг

Количество тепла, необходимое для подогрева масла до заданной температуры:

Q = = 20000 0,451 40 = 360800 ккал/час = 419,61 кВт

Средняя логарифмическая разность температур масла и греющего пара в подогревателе:

Δt = = = 193,24˚С

Зададимся скоростью масла в трубках w’_м = 1 м/сек

Определяем необходимое число трубок для обеспечения данной скорости масла в одноходовом подогревателе:

n’ = = = 124,5 шт.

Принимаем n = 120 шт. Скорость масла в трубках:

= = 1,04 м/сек

Определяем значение коэффициента теплопередачи k от пара к маслу (по графику частных зависимостей коэффициента теплопередачи от пара к маслу для трубок диаметром 10/8 мм) при t_м = 30˚С и w_м = 1,04 м/сек, k = 134 ккал/м² час ˚С = 0,156 кВт/м² ˚С

Величина поверхности теплообмена масла с учетом возможности загрязнения (η_з = 0,8):

F_н = = = 17,4 м²

Принимаем фактическую поверхность нагрева: F_ф = 17,4 м²

Для компоновки пучка примем число ходов масла по трубкам подогревателя: z_м = 4

Средняя длина трубки одного хода:

= 1,15 м

= 1,05 – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду (при наличии изоляции)

Расход пара на подогрев масла с учетом потери тепла в окружающую среду составит:

= = 859,6 кг/час

Принимаем:

Диаметр патрубков входа и выхода масла d_м = 0,08 м

Диаметр патрубка входа греющего пара d_п = 0,025 м

Диаметр патрубка слива конденсата d_к = 0,015 м

Скорость масла в патрубках входа и выхода масла:

w_{м п} = = = 1,25 м/сек

Скорость пара в патрубке выхода:

w_{п п} = = = 39,7 м/сек

= 1000 кг/м³ – удельный вес конденсата

Скорость конденсата в сливном патрубке выхода:

W_{к п} = м/сек

Конструктивные характеристики трубного пучка: шаг между трубками s_t = 0,0135 м, число отверстий под трубки в трубной доске N₀ = z_м n = 4 120 = 480 шт., внутренний диаметр корпуса D_в = 0,350 м

Расчет гидравлических сопротивлений

Удельное гидравлическое сопротивление движению масла внутри трубок подогревателя на 1 пог.м при t_м = 30˚С и w_м = 1,04 м/сек

Δp₁ = 0,21 кг/см²

Средняя длина трубки одного хода с учетом толщины трубной доски:

L₀ = l₁ + s_тр = 1,15 + 0,04 = 1,19 м

Средняя длина пути, проходимая маслом в подогревателе:

L_п = z_м L₀ = 4 1,19 = 4,76 м

Полное сопротивление потока масла в подогревателе:

Δp’_м = = = 1,25 кг/см² = 0,1226 МПа

– коэффициент, учитывающий загрязнение трубок.

1.5 Анализ результатов. Сравнение с аналогами

	ПМ15В	Спроектированный аппарат
Габариты, м	0,98х0,49х0,395	0,9х0,4х0,39
Количество подогреваемого масла, т/ч	19	20
Расход пара, т/ч	800	859,6
Гидравлическое сопротивление потока	0,22	0,1226

Спроектированный теплообменный аппарат является аналогом подогревателя масла ПМ15В. Аппарат имеет меньшие габариты, более простую конструкцию, меньшие гидравлические сопротивления, но и большую поверхность теплообмена и расход пара. Для увеличения коэффициента теплоотдачи и уменьшения поверхности охлаждения можно применить более высокие скорости движения масла.