Содержание

Введение………………………………………………………………………….	5
1.Тепловой и конструктивный расчет горизонтального водяного паронагревателя…………………………………………………………………...	6
2.Тепловой и конструктивный расчет секцонного водяного паронагревателя	13
3.Тепловой и конструктивный расчет вертикальноговодяного паронагревателя………………………………………………………………	20
Заключение………………………………………………………………………	25
Список использованных источников………………………………………….	26

Введение.

Целью курсовой работы является углубление и закрепление знаний по изучаемому курсу, а также приобретение практических навыков применения теоретических знаний при решении производственных задач.

Курсовая работа выполняется по следующим разделам:

Тепловой конструктивный расчёт горизонтального пароводяного подогревателя.

Тепловой конструктивный расчёт секционного водо-водяного подогревателя.

Тепловой конструктивный расчёт пароводяного подогревателя графоаналитическим методом.

Подогреватель пароводяной представляет собою кожухотрубный теплообменник горизонтального типа. Они служат для нагрева паром сетевой воды для того, чтобы использовать эту воду в системах горячего водоснабжения и в отопительных системах зданий различного предназначения.

Пароводяные подогреватели изготовляются для нагрева воды в тепловых системах горячего водоснабжения и отопления насыщенным паром от паропроводов низкого давления или паровых котлов.

Водо - водяной подогреватель (ВВП) применяется в системах горячего водоснабжения и отопления общественных, коммунально-бытовых и различных других зданий. В таких системах горячая вода, которую получают от тепловых или промышленных магистралей ТЭЦ, является теплоносителем.

Водо - водяной подогреватель можно использовать и в других системах, где необходимо охлаждение жидкости, которую используют как охладитель конденсата при работе пароводяных подогревателей.

Пароводяной подогреватель вертикального и горизонтального типов применяют на ТЭЦ для подогрева теплофикационной воды, циркулирующей в системе теплоснабжения. Пар поступает в турбины из энергетических котлов, одну часть своей теплоты отдает для выработки электроэнергии, а другую (низкого потенциала) - нагреваемой воде.

1 Тепловой и конструктивный расчёт горизонтального

ПАРОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Таблица 1 - Исходные данные

Производительность:	Q= 5*106 Вт [2, c 16]
Температура нагревателя воды при входе в подогреватель	t'2=57°C[2, c. 16]
Температура нагревателя воды при выходе в подогреватель	t2' '=91°C[2, c. 16]
Абсолютное давление сухого насыщенного пара согласно исходных данных к проекту:	P=0,51 МПа [2, c. 16]
Температура конденсатора tк, равна температуре насыщения tн = 145,39ºС	tк = 145,39 ºC
Число ходов воды	z=2z=2 [2, c. 4]
Диаметры поверхности нагрева	dв/dн=14/16 мм. [2, c. 4]
Скорость движения воды в трубках	ω = 1,2 м/с [2, c. 16]

Расчёт.

Средняя температура воды:

t2= = (1)

По величине t₂ из справочной таблицы [2, c 20] находим плотность воды и теплоёмкость при помощи интерполяции:

Удельная теплоёмкость воды при температуре t₂ = 74 °C:

ai= = (2)

bi=y_i-1-a_i*x_i-1=4,187-0,0008*70=4,131 (3)

у=0,0008*74+4,131=4,190 Дж/(кг*С) (4)

Плотность воды при температуре t₂ = 74 °C:

ai= =

bi=y_i-1-a_i*x_i-1=977,7-0,59*70=1019

у=-0,59*74+1019=975,34 кг/(м3)

Расход воды массовый G и объёмный V, определяется по формулам

G= (5)

где величина C_p – это теплоёмкость воды, которая равняется 4200 Дж/кг

V= =0,0359 м³/с (6)

Определяем число трубок в одном ходе:

n0= =194 (7)

n=n0*z=194*2=388 (8)

Принимая шаг трубок, мм:

s=dн+6=22мм (9)

Определяем внутренний диаметр корпуса

Dв=1,1*s* = 1.1*22* 570 мм (10)

Где η- коэффициент заполнения трубной решётки, который принимается равным 0.7 и может приниматься от 0,6 до 0,8. Приведённое число трубок в вертикальном ряду:

m= = = 20 (11)

Определяем температурный напор

Δt= = =49.05°C (12)

Теплоотдача от пара к стенке, а также средние температуры воды и стенки

t=tн-Δt=125-49.05=75,95°C (13)

tст=0,5*(t+tн)=0,5*(75,95+125)=100,48°С (14)

Длина трубки, определяется по формуле

L=m*dв*(tн-tст)*А1=20*0,014*(125-100,48)*76,15=523 м (15)

Величина А₁ – это температурный множитель определяемый по таблице П3 [2, c 17]. Значение находим при температуре 125 ºС при помощи интерполяции.

ai= =

bi=y_i-1-a_i*x_i-1=70.3-1.17*120=-70,1

у=1,17*125-70,1=76,15

Т.к. L= 523<3600 (для горизонтальных труб), то режим течения пленки конденсата ламинарный и тогда для этого режима коэффициент теплоотдачи пара a_п, определяется по формуле Д.А. Лабунцова:

an= = Вт/м2*К (16)

Величина А₂ – это температурный множитель определяемый по таблице П3 [2, c 17]. Значение находим при температуре 125 ºС при помощи интерполяции.

ai= =

bi=y_i-1-a_i*x_i-1=9350-15*120=7550

у=15*125+7550=9425

Теплоотдача от стенки воде:

Режим течения воды в трубках является турбулентным, если Re > 10⁴

Re= =

где v -кинематическая вязкость воды, также находится интерполяцией при средней температуре воды 75,95 °С=348,2 К, м²/с [2, c. 20]

ai= =

bi=y_i-1-a_i*x_i-1=0,415+0,005*343=2,13

у=-0,005*348,2+2,13=0,389* м2/(с)

ν=0,389* м2/с

Т.к. условие выполняется Re=43188>10000, то коэффициент теплоотдачи при движении воды a_в, определяется по формуле:

(17)

где A₅ – выбирается по приложению по средней температуре 75,95 ºС, то осуществляем интерполяцию:

ai= =

bi=y_i-1-a_i*x_i-1=2800-20*70=1400

у=20*75,95+1400=2904 Дж/(кг*С)

Уточняем значение температуры стенки трубок подогревателя:

(18)

=

Т.к. t_с^'_т отличается от принятого ранее значения t_ст менее 5 %, то нет необходимости производить перерасчёт коэффициента a_n , задаваясь в качестве температуры стенки значением t_с^'_т .

Расчётный коэффициент теплопередачи К , определяется по формуле

К= = 3186,3 Вт/м²*К (19)

где λ _ст - коэффициент теплопроводности латунных трубок, 105 Вт/(м К) Величина δ - толщина латунных трубок, которая составляет 1 мм.

Тогда площадь поверхности нагрева составляет:

F= =22.11 м² (20)

По расчётной поверхности нагрева F и диаметру трубок по каталогу выбирается пароводяной подогреватель горизонтального типа, характеристики которого представлены в таблице 2:

Таблица 2 - Параметры кожухотрубчатого теплообменника сварной конструкции с неподвижными решетками ТН-47,7-2000 (ОСТ 108.271.105-76)

Площадь поверхности нагрева F, м2	Количество трубок n	Длина трубок l, мм
47,7	117 2000

Приведенное число трубок получили взяв т = S =117 = 10,8

Далее уточняем скорость течения воды ω, в трубках выбранного подогревателя:

ω= м/c (21)

Число Рейнольдса

Re= = (22)

где v -кинематическая вязкость воды , м²/с [2, c. 20]

коэффициент теплоотдачи при движении воды a_в, определяется по формуле:

aв=A₅* = 3550* 13244,9 Вт/м2*К (23)

an= = Вт/м2*К (24)

Уточняем значение температуры стенки трубок подогревателя

и коэффициент теплоотдачи пара

= (25)

Т.к. t_с^'_т отличается от принятого ранее значения t_ст более 5 %, то осуществляем перерасчёт:

Коэффициент теплоотдачи пара:

an= = Вт/м2*К

Уточняем значение температуры стенки трубок подогревателя

=

Уточняем коэффициент теплопередачи

К= = 3841,6 Вт/м2*К

где λ _ст - коэффициент теплопроводности латунных трубок, 105 Вт/(м К) Величина 8 - толщина латунных трубок, которая составляет 1 мм. Тогда площадь поверхности нагрева составляет

F= =18,34 м2

Полученная площадь нагрева не превышает действительную площадь нагрева выбранного подогревателя, т.к. F=18,34 м² < 47,7 м² , то пароводяной подогреватель выбран верно.

Длина хода волны L составит :

L=l·z=2000·2=4000 мм=4 м

Re = 100257

Потеря давления в подогревателе ∆ P:

ΔР=( =( (26)

где x – дополнительные потери от шероховатости; x=1 (для новых латунных трубок)

Σξ- потери от местных сопротивлений:

ξ1- входная камера; значение 1,5 [2, c. 18]

ξ2 – поворот на 180° в U-образной трубе; значение 0,5 [2, c. 18]

ξ3- выходная камера; значение 1,5 [2, c. 18] g – ускорение свободного падения; g=9.8 м/с²

ρ – плотность воды;