Практическая работа №1

Теплообменники

 

Необходимо произвести тепловой и конструктивный расчет отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа и секционного водоводяного подогревателя производительностью Q = 1,2∙106 ккал/ч. Температура нагреваемой воды при входе в подогреватель t2’ = 65°С и при выходе t2’’ = 95°С. Температура сетевой воды при входе в водоводяной подогреватель t1’ = 140°C и при выходе t1’’ = 80°C. Влияние загрязнения поверхности нагрева подогревателя и снижение коэффициента теплопередачи при низких температурах воды учесть понижающим коэффициентом b=0,65.

Таблица 1

Исходные данные

№ варианта

Производительность, Q·10-6, кДж/ч

Температура нагреваемой воды при входе в подогреватель, t2’, oС

Давление сухого насыщенного водяного пара, р, ат 1 3,78 75 3,5 2 5,04 70 4,0 3 5,88 65 4,5 4 6,72 60 5,0 5 7,56 75 3,5 6 8,40 70 4,0 7 9,24 65 4,5 8 10,1 60 5,0 9 3,78 70 3,5 10 5,04 75 4,0 11 5,88 65 3,5 12 6,72 65 5,0 13 7,56 70 3,5 14 8,40 75 4,0 15 3,78 65 4,5 16 5,04 65 4,0 17 5,88 65 4,0

 

Для расчета отопительного пароводяного подогревателя приняты следующие дополнительные данные:

–  давление сухого насыщенного водяного пара р = 4 ат (tн = 143,62°С), см. Таблицу вода-водяной пар на линии насыщения;

–  температура конденсата, выходящего из подогревателя, tк = tн;

–  число ходов воды z = 2;

–  поверхность нагрева выполнена из латунных труб (l = 90ккал/м·ч·град) диаметром d = 14/16мм.

Загрязнение поверхности учесть дополнительным тепловым сопротивлением dз/lз = 0,00015м2·ч·град/ккал.

В обоих вариантах скорость воды wт (в трубках) принять по возможности близкой к 0,9 м/сек.

Для упрощения расчета принять rв = 1000 кг/м3.

На основе расчетов выбрать аппараты, выпускаемые серийно, и сделать сопоставление полученных результатов.

Для расчетов необходимо:

1.  Рабинович О. М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение, 1973. – 344 с. (Таблица Насыщенный водяной пар (по давлениям))

2.  Таблица зависимости кинематической вязкости воды от температуры

Пример расчета пароводяного подогревателя

Исходные данные: температура нагреваемой воды при входе в подогреватель t2’ = 65°С, мощность Q = 1,2 ·106 ккал/ч.

Расчет: Определим расход воды:

(кг/ч)

или V = 40 м3/ч.

Число трубок в одном ходе:

(шт.)

где dв – внутренний диаметр теплообменных труб (из дополнительных данных).

Общее число трубок в корпусе:

(шт.)

Рисунок 1 – Размещение трубок в трубной решетке трубчатого подогревателя:

а – по вершинам равносторонних треугольников;

б – по концентрическим окружностям.

Принимая шаг трубок s = 25мм, угол между осями трубной системы a = 60° и коэффициент использования трубной решетки Y = 0,7, определим диаметр корпуса:

(м) = 378 (м)

Определим также диаметр корпуса по Таблице 1.7 Приложения 1 и Рисунку 1 при ромбическом размещении трубок.

Для числа трубок n = 144 находим в Таблице 1.7 значение D’/s = 14 и, следовательно, D’ = 14·25 = 350(мм).

Диаметр корпуса составит:

D = D’+dн+2k=350+16+2·20=406 (мм).

Приведенное число трубок в вертикальном ряду:

(шт.)

Определим коэффициент теплоотдачи aп от пара к стенке:

Температурный напор:

(°С)

Средние температуры воды и стенки:

(°С)

(°С)

Режим течения пленки конденсата определяем по приведенной длине трубки (критерий Григулля) для горизонтального подогревателя, равной:

,

где т – приведенное число трубок в вертикальном ряду, шт.;

dн – наружный диаметр трубок, м;

А1 – температурный множитель, значение которого выбирается по Таблице 2:

(1/(м·град))

(°С)

Таблица 2 Значения температурных множителей в формулах для определения коэффициентов теплоотдачи

При tн = 143,62°С имеем A1=98,71 (1/(м·град), тогда L = 12·0,016·30,62·98,71 = 580,32 , т. ............