ProektSystem

З серії вертикальних пароводяних підігрівачів БО, найбільш відповідним по поверхні теплообміну виявляється в даному випадку підігрівач типу Б0-200м з наступними конструктивними даними:

число ходів по воді, що нагрівається- n = 4;

площа прохідного перетину по воді, що нагрівається fтр = 0, 0613 м2; найбільша витрата води, що нагрівається, при швидкості нагр= 2,5 м/с,

Gнагр = 550 т/год;

відстань між сусідніми перегородками каркаса підігрівача Н=1,67 м.

Виконаємо перевірочний розрахунок цього підігрівача при подачі в нього Gнaгр = 372,4 т/год води, що нагрівається, з температурою tнагрнач = 68,4°С на вході в підігрівач.

Оскільки поверхня теплообміну вибраного підігрівача на 3% менше розрахункової, то доцільно підняти тиск гріючої пари при розрахунковому режимі до ротб = 0,15 МПа, при якому tконд=110,80С.

Середня швидкість води, що нагрівається, в трубках при відомому прохідному перетині підігрівача підраховується по формулі (8.9а) :

де нагр = 968 кг/м3- щільність води при її середній температурі в трубках, яка орієнтовно прийнята рівною

tнагрср 1 (68,4+102,8)=85,6 0С.

2

При таких значеннях швидкості і середньої температури коефіцієнт тепловіддачі від стінки трубок до води, що нагрівається, підрахований по формулі (8.9) за допомогою даних з табл. 8.1, складе

αвн=2633.1,557.2,246·1,16=10718 Вт/м2.град.

Наступний етап розрахунку - визначення коефіцієнта тепловіддачі від водяної пари, що конденсується, до зовнішньої поверхні трубок н Для цього потрібно перш за все оцінити середню температуру цієї зовнішньої поверхні; по формулі (8.11а) вона приблизно дорівнює

t н 110,8 85,6 98,2 C . 2

Таким чином, значення параметра Н(tконд - tнтр), що входить у формули

232

(8.10), (8.12) і (8.13) в даному прикладі складає

1,67.(110,8-98,2)=21,04м.град.

Знаходимо значення функцій Ф3(tконд) і Ф4(tконд) стосовно значення tконд = 110,8°С або по формулах (8.12а) і (8.12б), або з відповідних граф табл. 8.1. При цьому одержуємо Ф3(tконд)=5,37, Ф4(tконд)=200, отже

Н (tконд – tнтр) Фз (tконд) = 21,04·5,37 = 113 < Ф4 (tконд).

Таким чином, режим руху плівки конденсату ламінарний, а тому підрахунок коефіцієнта тепловіддачі від пари, що конденсується, до зовнішньої поверхні трубок слід проводити по формулі (8.10), звідки, користуючись значеннями Ф1 (tконд) з табл. 8.1 при

tконд = 110,8°С, одержуємо

н 1,16 11547 6855,6Вт/ м2 К 21,040,22

Уточнюємо далі по формулі (8.8б) прийняте на початку розрахунку орієнтовне значення середнього коефіцієнта теплопередачі в підігрівачі при розрахунковому режимі. При цьому одержимо, Вт/м2· К

Відповідне значення параметра по формулі (8.6) дорівнює

Цьому значенню по формулі (8.5) або даним з табл. 8.2 відповідає при =0 значення параметра =0,788. Звідси знаходимо температуру води, що нагрівається, на виході з підігрівача по формулі, яка витікає з визначення параметра ε, а саме:

tнагркон =68,4 + 0,788*(110,8 —68,4) = 101,8°С

тобто на 1°С нижче заданої величини. Відповідна теплопродуктивність підігрівача, визначена по формулі (8.5б), складає Qто = 14,43 МВт.

У зв'язку з відсутністю запасу по теплопродуктивності , проводимо повторний перевірочний розрахунок з уточненням середніх значень

233

температур tсрнагр і tнтр.

Для уточнення середньої температури води, що нагрівається, може бути використана формула (8.2), яку можна перетворити таким чином:

Вданому випадку при tнагркон =101,8°С, tнагрнач = 68,40С, tконд = 110,8°С, и

= 1,55 одержуємо tнагрср = 89,3° С. Перерахунок на відповідну щільність

води рнагр=965,3 кг/м3 приводить до уточненого значення її швидкостінагр= 1,75 м/с. При цьому уточнене значення коефіцієнта тепловіддачі від внутрішньої поверхні трубок до води, що нагрівається, підраховане по формулі (8.9)

При цьому Н (tконд – tнтр) = 1,67(110,8-100,3)=17,53 а уточнене по формулі (8.10) значення коефіцієнта тепловіддачі від пари, що конденсується, до зовнішньої поверхні трубок

н 1,1611547 7136Вт/ м2 К 1,877

Остаточні результати розрахунків такі: середній коефіцієнт теплопередачі kр=3463 Вт/м2К, а параметри = 1,60 і = 0,798, звідки tнагркон =102,2°С. Ця величина всього на 0,6°С відрізняється від заданої, а

тому вибір типорозміру пароводяного підігрівача можна вважати за правильне. Всі початкові дані і результати розрахунку представлені в табл. 8.3.

234

Таблиця 8.3 - Результати попереднього і перевірочного теплового розрахунку пароводяного підігрівача з вибором типорозміру

235

Продовження таблиці 8.3

237

Продовження таблиці 8.3

238

8.2.2 Приклад розрахунку водоводяного теплообмінника

Необхідно визначити розрахункову поверхню теплообміну і вибрати типорозмір водоводяних підігрівачів, які використовуються як підігрівачі хімочищеної води у водогрійній котельні. У цих підігрівачах хімочищена вода в кількості Gнагр = 464 т/год нагрівається з tнагрнач = 30° до tнагркон = 65°С, причому у якості гріючої використовується вода з водогрійних котлів, температура якої залежно від режиму коливається від 130,5 до 153,4°С, а витрата цієї води відповідно від 2613 до 1987 т/год, оскільки ці підігрівачі включені в контур рециркуляції водогрійних котлів. Для цих цілей використовуються секційні водоводяні підігрівачі по МВН 2052-62, розрахункові характеристики яких приведені в [26]. Найбільші з підігрівачів цієї серії, а саме по МВН 2052-36, мають при швидкості води 2,5 м/с максимальну пропускну спроможність 225 т/год по трубках і 400 т/год по міжтрубному простору корпусу; вода, що при цьому нагрівається, прямує по трубках, а що гріє - через корпус з дотриманням протитечії. Таким чином, для даного прикладу по витраті води, що нагрівається, достатньо 2-3 таких підігрівача, а по витраті гріючої води їх потрібно 5-7. У подібних випадках доцільно частину гріючої води перепускати в обхід підігрівачів, понизивши її витрату в підігрівачі в даному випадку до

464 400 810т/ год

225

При такому перепуску буде досить трьох паралельно включених підігрівачів, для кожного з яких витрата води складе:

Розрахункова теплопродуктивність кожного такого підігрівача по формулі (8.16) при снагр=4,19 кДж/кг·К

Qтор 155 4,19(65 30) 103 6,31МВт 3600

Розрахунковим для вибору поверхні в даному випадку, очевидно, буде режим з мінімальною початковою температурою гріючої води на вході t нач = 130,5°С. Відповідна температура цієї води на виході з підігрівача

239

Звідси значення параметрів по формулі (8.17) і по формулі (8.15б) для розрахункового режиму складає:

При цих значеннях по формулі (8.20а) для протитечійних теплообмінників або по табл. 8.2 знаходимо значення параметра

р = 0,48.

Якщо тепер задатися середнім для водоводяних підігрівачів такого типу значенням коефіцієнта теплопередачі від гріючої води до тієї, що нагрівається, а саме kр =3489 Вт/м2·К , то по формулі (8.7а) розрахункова поверхня теплообміну підігрівача

Fтор 0,48155000 4,19 24,8м2 .

3489 3600

Тим часом поверхня однієї секції підігрівача типорозміру МВН 2052-36 дорівнює 29,1 м2, що перевищує необхідну величину на

17%. Таке перевищення можна вважати допустимим, враховуючи, що у найближчого меншого типорозміру підігрівача поверхня теплообміну дорівнює 21 м2, а збільшення кількості підігрівачів понад трьох небажано. Основні технічні дані вибраного типорозміру підігрівача по

МВН 2052-36 такі [26]:

поверхня теплообміну Fто = 29, 1 м2; латунні трубки:

площа прохідного перетину по трубках fтр = 0,0250 м2; площа прохідного перетину по міжтрубному простору корпусу fм.тр = 0,0446 м2;

еквівалентний діаметр перетину по міжтрубному простору корпусу dекв = 0,0208 м;

найбільша витрата води через трубки при її швидкості

нагр 2,5 м/с, G нагр = 225 т/год;

найбільша витрата води через корпус при її швидкості

гр 2,5 м/с, G гр = 400 т/год.

Виконаємо перевірочний розрахунок цього підігрівача при подачі в

240

температурою tнагрнач = 30°C.

Орієнтовні значення середньої температури по формулі (8.2б)

Відповідні значення коефіцієнтів тепловіддачі, підраховані по формулі (8.9) за допомогою даних, приведених табл. 8.1, складають для гріючої води в міжтрубному просторі:

н =3050.1,586.2,169·1,163=12202 Вт/м2.К.

Відповідно для води, що нагрівається, в трубках:

вн =2 086 .1,557.2,348·1,163=8877 Вт/м2 ·К.

Звідси середній коефіцієнт теплопередачі від гріючої води до тієї, що нагрівається при = 0,8 по формулі (8.8б) дорівнює:

замість 3489 Вт/м2 К, як було прийнято на початку розрахунку. Уточнення параметра по формулі (8.6) приводить до значення =0,664. При

=0,664 і 155 0,574 по формулі (8.20) або табл. 8.2 одержуємо =0,434.

270

Відповідна температура води, що нагрівається, визначається по формулі, що витікає з визначення параметра для водоводяних підігрівачів, а саме:

tнагркон tнагрнач tгрнач tнагрнач , C (8.17а)

При tначнагр= 30°С, tначгр = 130,5°С, = 0,434, одержуємо

241