Методичка тепломассообмен_
.pdfРис. 4.3. Схема движения теплоносителей в одноходовом теплообменнике
Действительная длина теплообменного аппарата увеличивается до стандартной длины теплообменника близкого типоразмера, выпускаемого промышленностью [10].
По результатам расчетов выполняется эскизный чертеж секции теплообменника (рис. 4.1.) на листе формата А3.
5. РАСЧЕТ ИЗОЛЯЦИИ
Цели расчета:
1) определить значение коэффициента теплопроводности материала изоляции, чтобы при любой ее толщине тепловые потери с 1 м изолированного трубопровода не превышали потери с 1 м оголенного
трубопровода λизол, Вт/мК; 2) определить потерю теплоты с 1 м трубопровода, покрытого
теплоизоляцией qизол, Вт/м;
3) рассчитать толщину изоляции, чтобы потери с 1 м изолированного трубопровода не превышали нормируемых значений.
21
Порядок выполнения расчетов
1. По известному внешнему диаметру корпуса секции теплообменника DK = d2 (рис. 5.1) определяется критический диаметр изоляции из условия:
dкр.из. ≤ DK, |
(5.1) |
где DK, м – внешний диаметр корпуса теплообменника.
Рис. 5.1. Теплопередача через двухслойную цилиндрическую стенку
2. Критический диаметр изоляции, в свою очередь определяется зависимостью:
d |
кр.из. |
= |
2λиз |
, м, |
. (5.2) |
|
|
||||||
|
|
α |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где α2 = 11,6 Вт/м2К – коэффициент теплоотдачи с поверхности изоляции к окружающему воздуху помещения;
λиз, Вт/м К – коэффициент теплопроводности изоляции.
3. Коэффициент теплопроводности материала, пригодного для изоляции теплообменника, определится соотношением:
λ ≤ |
α |
2 dкр.из. |
, Вт/мК. |
(5.3) |
|
|
|||
из |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Потеря теплоты с 1 м изолированного корпуса теплообменника (см. рис. 5.1) определится уравнением:
ql =α2πDk (tст3 −tв), Вт/м, |
(5.4) |
где tст3 = 45 °С – температура на поверхности изоляции [6]; tв = 18 °С – температура воздуха внутри помещения.
22
Тогда с учетом (5.4) определяется внешний диаметр изоляции dиз по уравнению:
ql |
= |
π(tст2 −tст3 ) |
, Вт/м, |
(5.5) |
|||
|
|||||||
|
1 |
ln |
dиз |
|
|||
|
|
|
2λиз |
d2 |
|
||
|
|
|
|
|
где tст3 = 45 °С; tст2 =tж' 2 +2 tж" 2 °С; d2 = Dk, м.
Из уравнения (5.5) определяется толщина изоляции:
δиз = |
dиз −d2 |
, м. |
(5.6) |
|
|||
2 |
|
|
Данная толщина изоляции является минимальной для соблюдения условия (5.2) и обеспечения нормируемых теплопотерь.
23
Приложение 1
Коэффициент теплопроводности λ строительных и теплоизоляционных материалов, Вт/мК
Материал |
λ |
Материал |
λ |
|
Асбест |
0,087 + 0,00024t |
Кирпич шамотный |
1,44 |
|
Бетон с каменным |
1,28 |
Совелитовые плиты |
0,07 – 0,00019t |
|
щебнем |
||||
|
|
|
||
Шлакобетон |
0,7 |
Минеральная вата |
0,06 |
|
Вата |
0,042 |
Торфоплиты |
0,046 + 0,00014t |
|
хлопчатобумажная |
||||
|
|
|
||
Гипс |
0,43 |
Асботермит |
0,109 + 0,000146t |
|
Глина огнеупорная |
1,04 |
Пенодиатомитовый |
0,08 |
|
кирпич |
||||
|
|
|
||
Гравий |
0,36 |
Минеральный |
0,07 |
|
войлок |
||||
|
|
|
||
Дерево |
0,2 |
Кирпич красный |
0,7 |
|
Пенополистирол |
0,052 |
Пенопласт ПХВ-1 |
0,06 |
|
|
|
Плиты из резольно- |
|
|
Пенополиуретан |
0,05 |
формальдегидного |
0,052 |
|
|
|
пенопласта |
|
24
Приложение 2
Физические свойства воды на линии насыщения
t |
P·10−5 |
ρ |
i |
Cp |
λ·102 |
α·108 |
μ·106 |
ν·106 |
β·104 |
δ·104 |
Pr |
°С |
Па |
кг/м3 |
кДж/кг |
кДж/кг·К |
Вт/м·К |
м2/с |
Па·с |
м2/с |
1/к |
н/м |
– |
0 |
1,013 |
999,9 |
0 |
4,212 |
55,1 |
13,1 |
1788 |
1,789 |
-0,63 |
756,4 |
13,67 |
10 |
1,013 |
999,7 |
42,04 |
4,191 |
57,4 |
13,7 |
1306 |
1,306 |
0,70 |
741,6 |
9,52 |
20 |
1,013 |
998,2 |
83,91 |
4,183 |
59,9 |
14,3 |
1004 |
1,006 |
1,82 |
726,9 |
7,02 |
30 |
1,013 |
995,7 |
125,7 |
4,174 |
61,8 |
14,9 |
801,5 |
0,805 |
3,21 |
712,2 |
5,42 |
40 |
1,013 |
992,2 |
167,5 |
4,174 |
63,5 |
15,3 |
653,3 |
0,659 |
3,87 |
696,5 |
4,31 |
50 |
1,013 |
988,1 |
209,3 |
4,174 |
64,8 |
15,7 |
549,4 |
0,556 |
4,49 |
676,9 |
3,54 |
60 |
1,013 |
983,2 |
251,1 |
4,179 |
65,9 |
16,0 |
469,9 |
0,478 |
5,11 |
662,2 |
2,98 |
70 |
1,013 |
977,8 |
293,0 |
4,187 |
66,8 |
16,3 |
406,1 |
0,415 |
5,70 |
643,5 |
2,55 |
80 |
1,013 |
971,8 |
334,9 |
4,195 |
67,4 |
16,6 |
355,1 |
0,365 |
6,32 |
625,9 |
2,21 |
90 |
1,013 |
965,3 |
377,0 |
4,208 |
68,0 |
16,8 |
314,9 |
0,326 |
6,95 |
607,2 |
1,95 |
100 |
1,013 |
958,4 |
419,1 |
4,220 |
68,3 |
16,9 |
282,5 |
0,295 |
7,52 |
588,6 |
1,75 |
110 |
1,43 |
951,0 |
461,4 |
4,233 |
68,5 |
17,0 |
259,0 |
0,272 |
8,08 |
569,0 |
1,60 |
120 |
1,98 |
943,1 |
503,7 |
4,250 |
68,6 |
17,1 |
237,4 |
0,252 |
8,64 |
548,4 |
1,47 |
130 |
2,70 |
934,8 |
546,4 |
4,266 |
68,6 |
17,2 |
217,8 |
0,233 |
9,19 |
528,8 |
1,36 |
140 |
3,61 |
926,1 |
589,1 |
4,287 |
68,5 |
17,2 |
201,1 |
0,217 |
9,72 |
507,2 |
1,26 |
150 |
4,76 |
917,0 |
632,2 |
4,313 |
68,4 |
17,3 |
186,4 |
0,203 |
10,3 |
486,6 |
1,17 |
160 |
6,18 |
907,4 |
675,4 |
4,346 |
68,3 |
17,3 |
173,6 |
0,191 |
10,7 |
466,0 |
1,10 |
170 |
7,92 |
897,3 |
719,3 |
4,380 |
67,9 |
17,3 |
162,8 |
0,181 |
11,3 |
443,4 |
1,05 |
180 |
10,03 |
886,9 |
763,3 |
4,417 |
67,4 |
17,2 |
158,0 |
0,173 |
11,9 |
422,8 |
1,00 |
Приложение 3
Физические свойства водяного пара на линии насыщения
t |
P·10−5 |
ρ″ |
i″ |
r |
Cp |
λ·102 |
α·106 |
μ·106 |
ν·106 |
Pr |
°С |
Па |
кг/м3 |
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг·К |
Вт/м·К |
м2/с |
Па·с |
м2/с |
– |
100 |
1,013 |
0,598 |
2675,9 |
2256,8 |
2,135 |
2,372 |
18,58 |
11,97 |
20,02 |
1,08 |
110 |
1,43 |
0,826 |
2691,4 |
2230,0 |
2,177 |
2,489 |
13,83 |
12,46 |
15,07 |
1,09 |
120 |
1,98 |
1,121 |
2706,5 |
2202,8 |
2,206 |
2,593 |
10,50 |
12,85 |
11,46 |
1,09 |
130 |
2,70 |
1,496 |
2720,7 |
2174,3 |
2,257 |
2,686 |
7,972 |
13,24 |
8,85 |
1,11 |
140 |
3,61 |
1,966 |
2734,1 |
2145,0 |
2,315 |
2,791 |
6,130 |
13,54 |
6,89 |
1,12 |
150 |
4,76 |
2,547 |
2746,7 |
2114,4 |
2,395 |
2,884 |
4,728 |
13,93 |
5,47 |
1,16 |
160 |
6,18 |
3,258 |
2758,0 |
2082,6 |
2,479 |
3,012 |
3,722 |
14,32 |
4,3 |
1,18 |
170 |
7,92 |
4,122 |
2768,9 |
2049,5 |
2,538 |
3,128 |
2,939 |
14,72 |
3,57 |
1,12 |
180 |
10,03 |
5,157 |
2778,5 |
2015,2 |
2,709 |
3,268 |
2,339 |
15,11 |
2,93 |
1,25 |
190 |
12,55 |
6,394 |
2786,4 |
1978,8 |
2,856 |
3,419 |
1,872 |
15,50 |
2,44 |
1,30 |
200 |
15,55 |
7,862 |
2793,1 |
1940,7 |
3,023 |
3,547 |
1,492 |
15,99 |
2,03 |
1,36 |
26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. –
М. : Энергия, 1981.
2.Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. –
М. : Энергия, 1975. – 280 с.
3.Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.-Л. : Машиностроение, 1967.
4.Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М. : Энергия, 1980. – 424 с.
5.Лебедев П.Д., Щукин Л.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. – М. : Энергия, 1983.
6.СНиП 2.04.14–88*. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. – М. : Госстрой России, 1998 .– 28 с.
7.Манюк В.И., Каплинский Я.И., Манюк А.И., Ильин В.К. Налад-
ка и эксплуатация водяных тепловых сетей. – М. : Стройиздат, 1988. – 432 с.
8.ГОСТ 8732–78*. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. – М., 2003.
9.ГОСТ 27590–2005. Подогреватели кожухотрубные водо-водя- ные систем теплоснабжения.
10.ГОСТ 28679–90. Подогреватели пароводяные систем теплоснабжения. – М.: Стандартинформ, 2005.
27
СОДЕРЖАНИЕ
Общие указания………………………………………………..………. |
3 |
1. Исходные данные…………………………………………..……….. |
3 |
1.1. Характеристика аппарата…………………………………..….. |
3 |
1.2. Параметры греющей среды……………………………..……... |
3 |
1.3. Параметры нагреваемой среды………………………..………. |
4 |
2. Расчет конвективных теплообменных аппаратов………..……….. |
4 |
2.1. Основные уравнения теплового расчета………………………. |
5 |
2.2. Расчет геометрических параметров конвективного |
|
теплообменного аппарата………..…………………………….. |
6 |
3. Расчет теплообмена…………………………………………..……... |
9 |
3.1. Определение коэффициента теплоотдачи греющей среды |
|
к внутренней поверхности труб трубного пучка…………….. |
9 |
3.2. Расчет площади теплообмена и числа секций аппарата..…… |
11 |
4. Расчет горизонтального пароводяного теплообменника..…….….. |
14 |
4.1. Уравнения теплового баланса…………………………..……... |
15 |
4.2. Расчет трубного пучка………………………………..………... |
16 |
4.3. Расчет коэффициента теплоотдачи от стенок трубного |
|
пучка к жидкости……………………………………..………... |
18 |
4.4. Теплоотдача при конденсации пара на поверхности |
|
трубного пучка……………..…………………………………… |
19 |
5. Расчет изоляции…………………………………………..…………. |
21 |
Приложение 1……………………………………………..…………… |
24 |
Приложение 2…………………………………………..……………… |
25 |
Приложение 3…………………………………………..……………… |
26 |
Библиографический список…………………………..……………….. |
27 |
28
Учебное издание
ТЕПЛОМАССООБМЕН
Методические указания
Составители: Захаров Геннадий Александрович Цыганкова Ксения Васильевна Еськин Антон Андреевич
Редактор В.В. Прищепа Компьютерная верстка М.Н. Евсеенко Дизайнер Е.В. Журавлёва
Подписано в печать 18.01.2012. Формат 60х84/16.
Усл. печ. л. 1,86. Уч.-изд. л. 1,73.
Тираж 100 экз. Заказ .
Издательство Дальневосточного федерального университета. 690950, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27.
Отпечатано в типографии Издательско-полиграфического комплекса ДВФУ.
29
Для заметок
30