Задача 2

Выполнить тепловой расчет пароводяного кожухотрубного теплообменника, предназначенного для нагрева G₂, т/ч воды от температуры =10 С до температуры . Вода движется внутри латунных трубок диаметром (коэффициент теплопроводности латуни λ=85,5 Вт/(м·К)). Греющий теплоноситель - сухой насыщенный пар давлением Р_н, МПа. Скорость движения воды принять w=1...2,5 м/с. Изобразить схему изменения температур теплоносителей по поверхности аппарата.

G₂, т/ч=55=55000 кг/ч

P_Н, МПа=0,147=1,47*10⁵ Па

=95

Поверхность теплообменного аппарата находят из уравнения теплопередачи где - коэффициент теплопередачи с учетом загрязнения трубок

Вт/м²К,

Теплоту Q определяют по уравнению теплового баланса для холодного теплоносителя.

Q = G2c2(t'2 - t"2)η=55*4,22*(10-95)*0.98= 23883,09 Вт

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на вертикальной трубе определяется по формуле

где ;=120-86,25= 33,75

- средняя температура стенки трубы;

- температура насыщения, t_H=f(P);

=0,5(120+0,5(10+95))=86,25

Физические параметры пленки конденсата выбирают по П. 10 приложения по средней температуре пленки t_пл, t_пл =0,5(t_н+t_c)=0.5(120+86.25)= 103,125; скрытую теплоту парообразования r - по температуре t_н (прилож. П.11). В расчетную формулу r подставляют в Дж/кг. В первом приближении высоту трубы h задают 2 м.

Физические свойства воды на линии насыщения

t, °C	P·105, Па	ρ, кг/м3	h(П.В.), кДж/кг	Ср, кДж/(кг°К)	λ, Вт/(м·К)	ν·106, м2/c	Pr
100	1,013	958,4	419,1	4,220	0,684	0,295	1,75

Физические свойства водяного пара на линии насыщения

t, °C	P·105, Па	ρ``, кг/м3	h``, кДж/кг	r, кДж/кг	λ·10-2, Вт/(м·К)	ν·106, м2/c	Pr
120	1.98	1.121	2706.5	2202.8	2.593	11.46	1.09

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде определяют по критериальному уравнению для турбулентного режима движения воды в трубках

=0,021*(9.492*10⁴)^0,8*

*1,75^0,43*(1,75/2,25)^0,25*1=240.617

Определяем режим течения воды в трубах

,=2*0,014/0,295*10^-6=9.492*10⁴

Поправочный коэффициент =1

=240,617*0,684/0,014=1176 Вт/м²

Физические параметры воды находят по П.10 приложения по средней температуре = 0.5(10+95)= 52,5 , - по температуре стенки t_c =2,25. Скорость воды выбирают в заданном интервале.

t, °C	P·105, Па	ρ, кг/м3	h(П.В.), кДж/кг	Ср, кДж/(кг°К)	λ, Вт/(м·К)	ν·106, м2/c	Pr
50	1,013	988,0	209,3	4,180	0,648	0,556	3,55

Температурный напор

=990,1

Поверхность теплообмена составит

м²

Число трубок в одном ходу

m округляют до десятков.

Выбрать число ходов z=4. тогда общее число труб в аппарате составит

n=mz.=50*4=200

Действительная высота труб =2,52/3,14*0,0155*200=0,258 м

Невязка расчета .=

При получении невязки более 30% необходимо изменить число ходов, скорость движения воды или высоту труб.

Диаметр трубной доски при расположении труб по вершинам равностороннего треугольника определить из соотношения

(31)

,=1.13*2√0.87*200/0.6= 38.486

где t - шаг между трубками, t=(1.25...2.5)d_н, n-общее количество труб в аппарате, - коэффициент заполнения трубной доски, для многоходовых аппаратов =0,6.

1. Почему внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию рабочего тела называют параметрами или функциями состояния, а теплоту и работу функциями процесса?

2. В чем состоит различие между процессами испарения и кипения

3. Как изменяется теплота парообразования с увеличением давления? Как посчитать теплоту парообразования

4. Изобразите схему двухконтурной атомной теплоэнергетической установки и объясните принцип ее действия. В чем принципиальные отличия этой установки от обычных паросиловых установок?

1.