3.1. Водоподогревательная установка.

При энергоносителе “горячая вода” ТПС предусматривается применение водяных скоростных многосекционных подогревателей, серийно выпускаемых промышленностью по отраслевому стандарту ОСТ 34.588-68.

При полной тепловой мощности ВПУ, расчитаной по формуле (14), менее или равной 10 МВт на ТПС необходимо предусматривать установку двух подогревателей при большей – трёх. Установка резервных подогревателей не требуется. В нашем случае 3 подогревателя, так как

Q_ВПУ = 17,4 *10⁶ Вт > 10 МВт

Каждая ВПУ комплектуется однотипных и однородных подогревателей. Необходимая тепловая мощность одного подогревателя вычисляется по формуле:

Q_ВП = , Вт (16) .

где – число принятых к установке на ТПС подогревателей.

Q_ВП = = 5,67 МВт5,67*10⁶ Вт

Таким образом подбору и прочностному расчету подлежит только один подогреватель, остальные подогреватели из комплекта ВПУ принимаются таким же.

Все подогреватели как по энергоносителю, так и по нагреваемой воде устанавливаются параллельно и независимо друг от друга.

Выбор и поверочный расчет подогревателя ведём в следующем порядке:

1. Определяем массовые расходы рабочих сред через:

а) энергоносителя в межтрубном пространстве теплообменника

G_м = == 24,66 кг/с.

б) нагреваемой воды в трубном пространстве теплообменника

G_т = == 22,55кг/с.

где и– температуры энергоносителя на входе и на выходе из подогревателя, ^оС(17)

- коэффициент, учитывающий потери теплоты с внешней поверхности подогревателя в окружающую среду 0,98 (17)

–расчетные температуры нагреваемой воды на выходе из подогревателя, 65и на входе в подогреватели по заданию (в моем случае равно 5),(ф. 18)

По определенному значению расхода нагреваемой воды через трубное пространство G_т по таблице прилож. 3 (методических указаний) выбираем к установке ближайшую большую марку подогревателя , все технические показатели которого из таблицы выписываем.

Таблица 1. Технические показатели водо-водяного скоростного подогревателя.

Марка	Dн	Fc	fт	fм	dr	GТ,мах
16	325	28,00	0,02325	0,04464	0,0208	23,25

2. Вычисляем средние скорости рабочих сред в подогревателе:

а) энергоносителя в межтрубном пространстве:

= , (19)

б) нагреваемой воды в трубном пространстве

= , (20)

где и– плотности рабочих сред воды – при их средней температуре в подогревателе , кг/м приведены в приложении 12 методических указаний:

–площади сечений межтрубного и трубного пространства подогревателя, м²

Таким образом:

= = 0,56 м/с.

= = 0,98м/с.

Заметим, что вычисленная по формуле (20) скорость нагревания воды не должны превышать 1м/с.

3. Вычисляем коэффициент теплопередачи.

а) Коэффициент теплопередачи со стороны энергоносителя по условиям турбулентной потока.

α₁ = (1430+23,3Ԏ_ср - 0,048Ԏ_ср²)*,(21)

где z_ср – средняя температура энергоносителя в подогревателе.

z_ср = 0,5*(-) = 0,5*(94+38) = 66= 980,05кг/м³

d_z – эквивалентный диаметр сечения межтрубного пространства, м.

Таким образом:

α₁ = (1430+23,3*66-0,048*66²)*= 2714,87 Вт/м²К

б) коэффициент теплопередачи со стороны нагреваемой воды:

α₂ = (1430+23,3 t_ср – 0,048 t_ср²)* ,(22)

где t_ср – средняя температура нагреваемой воды:

t_ср = 0,5(+) = 0,5*(65+5) = 35= 998кг/м³

d_т.в. – внутренний диаметр латунной трубки поверхности нагрева водоподогревателя , 0,014м

Таким образом:

α₂=(1430+23.3x35-0.048x35²)x0,98^0.8/0.014^0.2=5052,94Вт(м²хК)

в) расчетное значение коэффициента теплопередачи:

К_р= β₁ + β₂ х (α₁ х α₂) / (α₁ + α₂), (23)

где, β₁ и β₂ – понижающие коэффициенты, учитывающие геометрическое несовершенство трубного пучка и отложение насыпи на поверхности теплообменника, м.б. приняты равными 0,92 и 0,8 соответственно.

Таким образом:

К_р= 0,92х0,8х(2714,87х5052,94)/(2714,87+5052,94)=1299,79 Вт/(м² х К)

Определяем средний температурный напор через поверхность теплообмена:

4. Определяем средний температурный напор через поверхность теплообмена:

∆t_ср = (∆t_б -∆t_м) / (ln x ∆t_б/∆t_м), (24)

где Δt_δ и Δt_m – большая и меньшая разности температур рабочих сред на концах подогревателя, °C.

Определяем их:

∆t_м = ζ₁-t_г­­^р=

∆t_δ =ζ₂-t­­­_г³=

Таким образом

∆t_ср = =30,96

3. 1. 5. По уравнению теплопередачи определяем теперь необходимую площадь и состав поверхности нагрева подогревателем:

F_ВП^Р = (25)

где F_ВП^P – расчетная площадь поверхности нагрева подогревателя, м²; и он равен: F_ВП^Р = м²

Состав поверхности нагрева подогревателя получим, округляя до ближайшего целого числа значение необходимого по расчету количества его стандартных секций, полученное по формуле:

n=F_вп^р\F_с

где F_c – площадь поверхности нагрева одной секции, м², (приложение 3 методических указаний).

Таким образом:

n=140,9/28=5

3. 1. 6. Гидравлическое сопротивление подогревателя оценим по формулам:

а) потеря давления в межтрубном пространстве подогревателя энергоносителем:

∆P_м = (27)

Таким образом:

б) потеря давления в трубном пространстве подогревателя пресной водой:

∆P_м = (28)

Таким образом:

∆P_М= Па

∆P_Т = Па