41
Режим течения пленки конденсата ламинарный, поэтому расчет ведем по фор-
муле:
Re1 3,8 z0,78 3,8 21900,78 1530
|
1 |
|
Re1 |
|
1530 |
6120Вт/м2 0 С |
|
22 1,5 6,95 10 3 |
|||||
|
|
t H B |
|
|||
Для вторичного теплоносителя при tcm2 |
=86,0ºС, Prcm2 =1,96 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
0,8 |
|
0,43 |
|
|
Pr |
0,25 |
|
4 |
|
0,8 |
|
0,43 |
2,98 |
|
0,25 |
||
|
|
|
|
ж2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
Nu2 0,021 Re2 |
|
Prж1 |
|
|
|
|
|
0,021 (2,93 10 |
|
) |
|
2,98 |
|
|
|
|
|
139,5 |
|
|
Pr |
|
|
|
1,96 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
сm2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи:
|
|
Nu |
|
|
|
ж2 |
|
|
|
|
|
0,659 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0 |
|
|
|||||||
|
2 |
2 |
|
|
|
|
139,5 |
|
|
|
|
6550Вт/м |
|
|
|
С |
|
|||||||||||||
|
d1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 10 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Коэффициент теплопередачи: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
К |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
3090Вт/м2 0 С |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
1 10 3 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
6120 102 |
|
6550 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Средняя плотность теплового потока: q K tл |
3090 43,5 134кВт/м2 |
|||||||||||||||||||||||||||||
Поверхность теплообмена: F Q 2200 16,4м2 q 134
Число трубок в одном ходе 58.
Всего трубок n=4 · 58=232 сохраняются прежними.
Высота трубок во втором приближении
Н |
F |
|
|
16,4 |
|
|
1,5м |
dср |
|
3,14 1,5 10 |
|
|
|||
|
n |
2 |
232 |
||||
Температура стенок трубок
|
|
|
q |
134 103 |
0 |
|
|
|
q |
134 103 |
|
3 |
|
0 |
|
||
tсm |
ts |
|
|
110 |
|
88,1 C; tсm |
|
tcm |
|
|
88,1 |
|
1 10 |
|
86,77 |
|
C |
|
6120 |
|
|
102 |
|
|
|||||||||||
|
1 |
|
1 |
|
2 |
1 |
|
лат |
|
|
|
|
|
||||
Совпадение полученных значений с ранее принятыми лежит в пределах точно-
сти расчета, таким образом, окончательно принимаем F=16,4м2 и Н=1,5м.
Определяем внутренний диаметр корпуса теплообменника
|
42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DВ |
1,1 S |
n |
|
,мм |
|
|
|||||
|
|
|
|||
В данном случае выбираем шаг труб S=1,5 16=24мм и коэффициент заполнения трубной решетки 0,6
DВ 1,1 24 
232 520мм
0,6
Определяем диаметры патрубков:
парового
dп 1,125 |
G1 |
1,125 |
0,99 |
|
0,39м |
|
1 1 |
0,826 10 1 |
|||||
|
|
|
||||
при t =1100C |
|
1 |
0,826кг/м3 |
s |
|
|
водяного
dВ 1,125 |
G2 |
1,125 |
8,8 |
|
0,106м |
|
2 2 |
983,2 1 1 |
|||||
|
|
|
||||
Полученные значения диаметров патрубков следует округлить до ближайших стандартных размеров.
Гидродинамический расчет Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтруб-
ному пространству при конденсации пара на пучке вертикальных или горизон-
тальных трубок, как правило, не определяется. Величина такого сопротивления при нормальной эксплуатации теплообменных аппаратов, работающих с не-
большими скоростями греющего пара – до 10 м/с в межтрубном пространстве,
очень мала [6].
Для вторичного теплоносителя (вода): P2 Pт2 Рм2
сопротивление трения: |
Pт2 |
2 |
|
Н |
|
2 |
22 |
n |
|
|||||||||||
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
||||
Коэффициент сопротивления трения |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
,3164 |
|
Prсm2 |
0,33 |
0,3164 |
|
2,03 |
0,33 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0192 |
||||
Re2 |
0,25 |
|
Prж2 |
(2,93 104)0,25 |
|
2,98 |
||||||||||||||
P |
0,0192 |
1,5 |
|
|
983,2 12 |
4 4030Па |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
т2 |
|
|
|
|
0,014 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
43 |
Местные сопротивления |
Pм2 |
м2 |
|
2 |
W 2 |
|
2 |
||||
|
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
Коэффициенты местных сопротивлений равны: (прил. 2)
- удар и поворот потока во входной и выходной камерах 'м2 2 1,5 3
- вход воды из камер в трубки и выход из трубок в камеры "м2 8 1 8
- поворот на угол 1800 в камерах '''м2 3 2,5 7,5
Суммарный коэффициент равен:
м2 'м2 "м2 '''м2 3 8 7,5 18,5
Местные сопротивления: Pм2 18,5 983,2 12 9100Па
2
Общее сопротивление вторичного теплоносителя:
P2 4030 9100 13130Па
Мощность, необходимая для перемещения теплоносителя:
N |
2 |
|
P2 G2 |
|
13130 8,8 |
0,236кВт |
|
2 103 |
983,2 0,5 103 |
||||||
|
|
|
|
44
Пароводяной подогреватель (к примеру 3)
Разрез 1-1
|
|
|
0 |
|
|
2 |
|
|
5 |
|
|
= |
|
|
|
D |
|
|
|
В |
|
|
|
t"2 |
t'1 |
dв=106
1 |
пар |
|
t'1=1100C |
093= |
п |
d |
1
=H 1 005
конденсат
Рис.9
45
Библиографический список
1.Андреев, В. А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей / В.А.
Андреев. - Л.; Энергия, 1971. – 152 с.
2.Берман, С. С. Расчет теплообменных аппаратов теплообменных турбо-
установок / С.С. Берман. – М.; Л..: Госэнергоиздат, 1962. – 240 с.
3.Домашнев, А. Д. Конструирование и расчет химических аппаратов /
А.Д. Домашнев. - М.: Машгиз, 1961. – 624 с.
4.Краснощеков, Е. А. Задачник по теплопередаче / Е.А. Краснощеков,
А.С. Сукомел. - М.: Энергия, 1969. – 262 с.
5.Левин, Б. И. Теплообменные аппараты систем теплоснабжения / Б.И.
Левин, Е.П. Шубин. – М.; Л.: Энергия, 1965. – 256 с.
6.Исаченко, В. П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С.
Сукомел. - М.: Энергия, 1975. – 488 с.
7.Вукалович, М. П. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара / М.П. Вукалович, С.П. Рывкин, А.А. Александров. – М.: изд-во стандартов, 1969. – 408 с.
46
|
|
|
|
|
Приложение 1 |
|
|
Трубы стальные по ГОСТ 3262-75 с изм. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Условный |
Наружный |
|
Толщина стенки труб, мм |
|||
проход |
диаметр |
|
|
|
|
|
легких |
|
обыкновенных |
усиленных |
|
||
dy, мм |
dн, мм |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
10 |
17 |
2,0 |
|
2,2 |
2,8 |
|
15 |
21,3 |
2,5 |
|
2,8 |
3,2 |
|
20 |
26,8 |
2,5 |
|
2,8 |
3,2 |
|
25 |
33,5 |
2,8 |
|
3,2 |
4,0 |
|
32 |
42,3 |
2,8 |
|
3,2 |
4,0 |
|
40 |
48,0 |
3,0 |
|
3,5 |
4,0 |
|
50 |
60,0 |
3,0 |
|
3,5 |
4,5 |
|
65 |
75,5 |
3,2 |
|
4,0 |
4,5 |
|
Трубы стальные по ГОСТ 10704-91
Условный |
Наружный |
Толщина |
Масса 1 м |
проход |
диаметр |
стенки, мм |
кг |
dу, мм |
dн, мм |
|
|
10 |
14 |
1,6 |
0,49 |
15 |
18 |
2 |
0,79 |
20 |
25 |
2 |
1,13 |
25 |
32 |
2 |
1,48 |
32 |
38 |
2 |
1,78 |
40 |
45 |
2 |
2,12 |
50 |
57 |
2,5 |
3,36 |
65 |
76 |
2,8 |
5,06 |
80 |
89 |
2,8 |
5,95 |
100 |
108 |
2,8 |
7,26 |
125 |
133 |
3,2 |
10,24 |
150 |
159 |
3,5 |
13,42 |
200 |
219 |
4 |
21,21 |
250 |
273 |
4 |
26,54 |
300 |
325 |
4 |
34,67 |
47
Приложение 2
Коэффициенты местного сопротивления отдельных элементов теплообменного аппарата
|
Наименование детали |
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Входная или выходная камера (удар и поворот). |
1,5 |
|
|
|
2. |
Поворот на 1800 из одной секции в другую через |
2,5 |
|
промежуточную камеру. |
|
|
|
|
3. |
Поворот на 1800 через колено в секционных по- |
2,0 |
|
догревателях. |
|
|
|
|
4. |
Вход в межтрубное пространство под углом 900 к |
1,5 |
|
рабочему потоку. |
|
|
|
|
5. |
Поворот на 1800 через перегородку в межтрубном |
1,5 |
|
пространстве. |
|
|
|
|
6. |
Поворот на 1800 в V – образных трубах. |
0,5 |
|
|
|
7. |
Огибание перегородок, поддерживающих трубы. |
0,5 |
|
|
|
8. |
Переход из одной секции в другую (межтрубный |
2,5 |
|
поток). |
|
|
|
|
9. |
Выход из межтрубного пространства под углом |
1,0 |
|
900. |
|
10. |
Круглые змеевики (n – число витков). |
0,5 |
|
|
|
11. |
Угольник 900. |
1,0 … 2,0 |
|
|
|
48
Приложение 3
Порядок величин для разных случаев конвективного теплообмена (ориентировочные значения)
Газы при естественной конвекции и атмосферном давлении
Газы при движении в трубах или между ними при атмосферном давлении
Вода при естественной конвекции
Вода при движении по трубам или между ними
Вязкие жидкости при движении по трубам
Кипящая вода (пузырчатое кипение)
Пленочная конденсация водяного пара
Капельная конденсация водяного пара
Конденсация паров органических жидкостей
= 5 … 15 Вт/(м2гр)
= 30 … 100 Вт/(м2гр)
= 300 …800 Вт/(м2гр)
= 1000 …10000 Вт/(м2гр)
= 200 …2000 Вт/(м2гр)
= 2000 … 25000 Вт/(м2гр)
= 4000 … 15000 Вт/(м2гр)
= 30000 … 120000 Вт/(м2гр)
= 500 … 2000 Вт/(м2гр)
49
Приложение 4
Данные к расчету водоводяных теплообменников типа «труба в трубе»
Цифры |
t'1 , |
t"1 , |
λст, |
t'2 , |
t"2 , |
Q, |
d 2 /d1 , |
D2/D1, |
l, |
зачетной |
0C |
0C |
|
0C |
0C |
|
мм |
мм |
м |
книжки |
Вт/мк |
кВт |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
100 |
50 |
50 |
10 |
40 |
100 |
38/34 |
57/51 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
105 |
65 |
50 |
15 |
45 |
105 |
45/41 |
76/71 |
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
110 |
60 |
50 |
20 |
50 |
110 |
57/51 |
89/81 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
115 |
70 |
50 |
10 |
50 |
115 |
76/71 |
108/102 |
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
120 |
70 |
50 |
22 |
65 |
120 |
45/41 |
89/81 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
125 |
75 |
50 |
20 |
60 |
125 |
57/51 |
108/102 |
2,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
130 |
80 |
50 |
15 |
55 |
110 |
45/41 |
57/51 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
135 |
95 |
50 |
20 |
50 |
115 |
38/34 |
76/71 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
90 |
50 |
50 |
5 |
35 |
90 |
38/34 |
45/41 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
95 |
55 |
50 |
10 |
40 |
95 |
38/34 |
57/51 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: параметры t'1 ,t"1 ,λст ,t'2 ,t"2 ,Q
выбирать по последней цифре номера зачетной книжки.
Величины d2/d1,D2/D1,l выбирать по предпоследней цифре номера зачетной книжки.
50
Приложение 5
Данные к расчету газовоздушных теплообменников
Цифры |
t2 , |
t2 , |
СТ , |
t1 , |
t1 , |
Q, |
d |
2 |
/d |
, |
W , |
W |
, |
зачетной |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
2 |
|
|||
|
|
Вт/м·к |
|
|
мм |
|
м/с |
м/с |
|||||
книжки |
C |
C |
C |
C |
кВт |
|
|||||||
0 |
20 |
80 |
45 |
350 |
170 |
290 |
57/51 |
14 |
5 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
25 |
105 |
45 |
360 |
180 |
300 |
45/41 |
15 |
6 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
30 |
110 |
45 |
370 |
190 |
310 |
76/71 |
12 |
7 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
35 |
125 |
45 |
380 |
190 |
380 |
89/81 |
14 |
8 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
40 |
130 |
45 |
390 |
160 |
370 |
57/51 |
15 |
9 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
15 |
115 |
45 |
340 |
150 |
360 |
45/41 |
15 |
8 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
10 |
90 |
45 |
330 |
140 |
350 |
76/71 |
13 |
5 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7 |
5 |
105 |
45 |
320 |
130 |
320 |
89/81 |
16 |
6 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8 |
45 |
145 |
45 |
400 |
200 |
330 |
45/41 |
12 |
6 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
9 |
50 |
150 |
45 |
410 |
210 |
340 |
57/51 |
15 |
7 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: параметры t2,t2, СТ ,t1 ,t1 ,Q выбирать по последней цифре номера зачетной книжки. Величины d2 /d1,W1,W2 выбирать по предпоследней цифре номера зачетной книжки.