Файл: Курсовая работа тепловой расчет парового подогревателя горизонтального типа (.docx
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 348
Скачиваний: 8
Глава 2. Расчет пароводяного подогревателя горизонтального типаТехническое задание. Произвести тепловой расчет пароводяного подогревателя горизонтального типа. Исходные данные приведены в варианте № 4 к курсовому проекту В число исходных данных входят:- производительность подогревателя – Q=1,85*106; ккал/час;- температура нагреваемой воды на входе в подогреватель - t21 = 52 и на выходе из подогревателя -t211 = 95;- горячий теплоноситель - сухой насыщенный водяной пар при давлении – Р=6 ат;- число ходов теплообменника по нагреваемой воде z = 2;- поверхность нагрева - латунные трубы (коэффициент теплопроводности λ ≈ 105Вт/м*К ≈ 90ккал/м*час*К) диаметром dвн./dн= 14/16мм. Загрязнение поверхности учесть дополнительным тепловым сопротивлением δ3/λ3 = 0,00015м2*час*К/ккал ≈ 0,00013м2К/Вт.Принять, что температура конденсата на выходе равна температуре насыщения - (tн).На основе расчетов выбрать аппарат, выпускаемый серийно.2.1. Расчет характеристик среды 2.1.1.Определяем температуру конденсации пара - температуру насыщения Перевод давления пара из Р=10 ат в единицы давления в Паcкалях (1Па = 1Н/м2). 10 ат=10кг/cм2=78,5Н/см2=78,5*104Н/м2=7,85*105Па65Па=6/7,85ат = 0,76 ат.Из таблицы №1.При P=5,97*105Па температура насыщения водяного пара равна tн=158,60С, Интерполируем значения температур насыщения водяного пара и получаем: при Р=6 ат температура насыщения водяного пара равна tн=158,60С2.1.2.Определяем массовый расход воды из зависимостиQ=cpG(t211-t21),где:cp - удельная теплоёмкость воды;G - массовый расход нагреваемой воды;t21 и t211- температура нагреваемой воды на входе и выходе из теплообменника (задана в условии).Примем удельную теплоёмкость воды равной ср=1ккал/кг*К = 4,187кДж/кг*К.Тогда, Объёмный расход воды V= =
=36,925 м3/час.
В этой зависимости ρ = 1000кг/м3 плотность воды.
2.1.3. Исходя из заданной скорости движения воды в трубках, определим количество трубок в одном ходе и в целом в теплообменнике
Количество трубок в одном ходе 
и
=
Здесь
Wт = 1м/c - скорость воды внутри трубок (задана);
dвн = 14мм = 0,014м – внутренний диаметр трубок (задан);
n0 - количество трубок в одном ходе.
n0 = 
= 66,7=67 шт.
Общее количество трубок в теплообменнике при заданном числе ходов
z = 2
n = 67
2=134 шт.
2.2 Компоновка теплообменника
2.2.1. Рассматриваем различные способы размещения трубок на трубных досках и выбираем диаметр корпуса теплообменника
Существует два основных способа размещения трубок - ромбический и по концентрическим окружностям. Наиболее компактный способ, при котором трубная доска оказывается наиболее полно использована (при одинаковом наименьшем расстоянии между осями трубок) - это ромбический способ с углом между осями трубок - α = 600. (рис.2, см. Приложение).
При коэффициенте использования трубной решетки φ = 0,7 диаметр расположения периферийных трубок (по осям)
Примем шаг между трубками S=25мм (из соображения, что расстояние минимальное между трубками равно 9мм). 
Определяем диаметр Dт также и по точной компоновке при ромбическом размещении трубок на трубной доске.
При количестве трубок n = 134 = п1 значение Dт/s=15 и, следовательно,
Dт = 15 25=375 мм.
Диаметр корпуса теплообменника определим по зависимости
D = Dт
+dн+2к = 375+16+2 20=431 мм
Здесь dн - наружный диаметр трубок, а к = 20мм - зазор между периферийными трубками и корпусом теплообменника. Принимаем для корпуса подогревателя трубу 431/414мм. Толщину стенки трубы оцениваем по прочности.
δ = 6мм - толщина стенки ; D = 431 мм – внутренний диаметр трубы; В =1 ат – атмосферное давление; l - длина трубы; [б] – допускаемые напряжения в трубе; б – напряжения в трубе. Для углеродистой стали
[б] = 200МПа ≈ 20кг/мм2 = 2000кг/см2.
173
9.81 100 Н/мм2 = 0,17 МПа.
2.2.2. Приведенное (среднее) число трубок в вертикальном ряду.
При конденсации пара конденсат стекает с верхних трубок на нижние. Пленка конденсата на нижних трубках тем толще, чем больше трубок в вертикальном ряду. Коэффициент теплоотдачи со стороны пара – конденсата определяется по приведенному количеству трубок в вертикальном ряду
2.3. Расчет тепловых процессов для теплообменника
2.3.1. Определяем коэффициент теплоотдачи от пара – конденсата к стенке трубы.
Коэффициент теплоотдачи определяется, главным образом, термическим сопротивлением пленки конденсата, т.е. зависит от её толщины, режима течения пленки, физических свойств конденсата и от температурного напора между конденсатом и стенкой трубы.
2.3.2. Средне-логарифмический температурный напор от конденсата к нагреваемой воде
В этой зависимости t1
1 = t111 = tн = 158,60С (по заданию).2.3.3. Cредняя температура водыtв = tн - ∆t = 158,6 – 83,26= 75,34 0С.2.3.4. Средняя температура стенки2.3.5. Режим течения пленки конденсата определяется по приведенной длине трубки.L=m dн
∆tп А1,где ∆tп- температурный напор между паром и стенкой трубки∆tп = tн - -tст = 158,6 – 117 = 42 0С;dн=16мм-наружный диаметр трубки; - комплекс физических свойств воды на линии насыщения. Для определения коэффициента А1 используем расчеты, сведенные в таблицу №3 (см. Приложение). При температуре конденсации водяного пара tн=158,60С значение коэффициента А1=122.Приведенная вертикальная длина трубкиL=11 0,016 42 122=902 ммПриведенная к вертикальной длина труб меньше критического значения lкр=3900мм, при котором на горизонтальных трубках возникает турбулентное течение пленки конденсата. Режим течения ламинарный и коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке трубки определяется зависимостью А2 определяем по таблице №3 (см. Приложение). А2=8340.2.3.6. Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к нагреваемой воде.Режим течения определяется числом Рейнольдса.