2.4 Расчет кожухотрубного теплообменного аппарата

Горизонтальные быстродействующие теплообменники по ГОСТ 27590 с трубопроводной системой из прямых, гладких или профильных труб отличаются тем, что для устранения прогиба труб устанавливаются двухсекционные опорные стенки, входящие в состав трубопроводной сети. Такая конструкция опорных стен облегчает монтаж и замену труб в условиях эксплуатации, так как отверстия опорных стен расположены соосно с отверстиями трубных решеток[21,с.73].

Каждая опора смещена на 60 ° C, что увеличивает турбулентность потока охлаждающей жидкости, проходящего через пространство трубы, и увеличивает коэффициент теплопередачи от охлаждающей жидкости к стенке трубы, тем самым увеличивая рассеивание тепла на 1 м2 площади нагрева. Латунные трубы с наружным диаметром 16 мм и толщиной стенки 1 мм используются в соответствии с ГОСТ 21646 и ГОСТ 494[11,с.202].

Еще большее увеличение теплопередачи достигается за счет использования профилированных труб в струе труб вместо гладких латунных труб, изготовленных из тех же труб, путем выдавливания на них поперечных или винтовых канавок с помощью рулона, что приводит к турбулентности потока настенной жидкости внутри труб.

Теплообменники состоят из секций, соединенных роликами вдоль трубного пространства и трубами вдоль трубного пространства. Патрубки могут быть разъемными на фланцах или неразъемными сварными. В зависимости от конструкции водоподогреватели для систем горячего водоснабжения имеют следующие условные обозначения: для разъемной конструкции с гладкими трубками - РГ, с профилированными - РП; для сварной конструкции - соответственно СГ, СП[14,с.104].

Пример условного обозначения водоподогревателя разъемного типа с наружным диаметром корпуса секции 219 мм, длиной секции 4 м, без компенсатора теплового расширения, на условное давление 1,0 МПа, с трубной системой из гладких трубок из пяти секций, климатического исполнения УЗ: ПВ 219 х 4-1, О-РГ-5-УЗ ГОСТ 27590.



Рис. 1. Вид горизонтального секционного кожухотрубного

водоподогревателя

---

Рис. 2. Конструктивные размеры водоподогревателя

1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных перегородок;

5 - трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток;

Методика определения параметров для расчета

теплообменника

1. Расчет поверхности нагрева водоподогревателей отопления , кв.м, проводится при температуре воды в тепловой сети, соответствующей расчетной температуре наружного воздуха t₀= -32C для проектирования отопления, и на расчетную производительность Q_выр=40973 Вт, которая определена ранее.
2. Температуру нагреваемой воды (в трубах) необходимо принять:

- на входе в водоподогреватель ₀₂ - равной температуре воды 70C в обратном трубопроводе систем отопления при температуре наружного воздух t₀= -32C;

- на выходе из водоподогревателя ₀₁ - равной температуре воды 95C в подающем трубопроводе тепловых сетей за ЦТП при температуре наружного воздуха t₀= -32C

 

3. Температуру греющей воды (в межтрубном пространстве) следует брать:

- на входе в водоподогреватель - равной температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети 115C на вводе в тепловой пункт ₁ при температуре наружного воздуха t₀= -32C;

- на выходе из водоподгревателя ₂  - на 5-10 °С выше температуры воды ₀₂ в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха t₀= -32C.

4. Расчетные расходы воды G_d0 и G_0max, кг/ч, для расчета водоподогревателей систем отопления необходимо вычислять по формулам:

- при независимом присоединении систем отопления и вентиляции через общий водоподогреватель расчетные расходы воды G_d0 и G_0max, кг/ч, следует определять по формулам:

- греющей воды
G_d0 = 3,6Q_выр / (₁  - ₀₂ )c (1)

  G_d0 = 3,6* 96787 / (115  - 70 )*4,2=1844 кг/ч
- нагреваемой воды
G_0max = 3,6Q_выр / (₀₁  - ₂ )c (2)

G_0max = 3,6*96787/ (95  - 75 )*4,2=4148 кг/ч

 

где Q_выр  -тепловая мощность системы отопления, Вт;

с – теплоемкость воды- 4,2 кДж/кг*К.

5. Температурный напор t_cp , °С, водоподогревателя отопления определяется по формуле
t_{cp = (}(₁  - ₀₂) - (₀₁  - ₂ ))/ (2,3 lg((

---

₁  - ₀₂)/(₀₁  - ₂ )) (3)

  t_{cp = (}(115  - 70) - (95  - 75 ))/ (2,3 lg((115  - 70)/(95 - 75 ))=31,25°С

6. Для выбора необходимого типоразмера водоподогревателя предварительно задаемся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках, равной W_тр=1 м/с, и исходя из двухпоточной компоновки каждой ступени определяем необходимое сечение трубок водоподогревателя f_тр^усл , кв.м, по формуле:

f_тр^усл = G_0max / (2 * 3600 * W_{тр *} ) (4)

f_тр^усл = 4148 / (2 * 3600 * 1_* 1000)=0,00058 кв.м

где =1000 кг/куб.м – плотность воды.

В соответствии с полученной величиной f_тр^усл  и по приложению 1 выбираем наиболее подходящий типоразмер водоподогревателя. Уточняется f_тр и определяется f_мтр 

Берем f_тр=0,00062 кв.м и f_мтр=0,00116 кв.м

7. Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяем фактические скорости воды в трубках и межтрубном пространстве каждого водоподогревателя при двухпоточной компоновке по формулам:  

W_тр = G_0max / (2 * 3600 * f_тр * ) (5)

W_тр = 4148 / (2 * 3600 * 0,00062 * 1000) =0,93 м/с

 W_мтр = G_d0 / (2 * 3600 * f_мтр * ) (6)

W_мтр = 1844 / (2 * 3600 * 0,00116 *1000) =0,22 м/с

8. Коэффициент теплоотдачи ₁, Вт/(кв.м ·°С), от греющей воды к стенке трубки определяется по формуле

₁ = 1,16 (1210+18 _ср.гр.  – 0,038 (_ср.гр. )²) W_мтр^0,8/ d_экв^0,2 (7)

₁ = 1,16 (1210+18*95  – 0,038 (95 )²) 0,22^0,8/ 0,0129^0,2=2125 Вт/(кв.м ·°С)

где _ср.гр. = (₁ + ₂)/2 = (115 + 75)/2=95 °С (8) Эквивалентный диаметр межтрубного пространства d_экв=0,0129 м, для выбранного типоразмера водоподогревателя принимается по приложению 1.

9. Коэффициент теплоотдачи ₂, Вт/(кв.м · К), от стенки трубки к нагреваемой воде определяется по формуле;

₂ = 1,16 (1210+18 _ср.н.  – 0,038 (_ср.н. )²) W_тр^0,8/ d_вн^0,2 (9)

₂ = 1,16 (1210+18*82,5  – 0,038 (82,5)²)0,93^0,8/ 0,014^0,2=6263 Вт/(кв.м · К)

где _ср.н. = (₀₁ + ₀₂)/2= (70 + 95)/2=82,5 °С ( 10)

d_вн = 0,014 м – внутренний диаметр трубки.

  10. Коэффициент теплопередачи водоподогревателя k, Вт/(кв.м · К), следует определять по формуле;

K=/(1/₁ + 1/₂ + _ст/_ст), (11)

K=0,95*0,9/(1/2125+ 1/6263+ 0,001/118)=1338 Вт/(кв.м · К)

где  - коэффициент эффективности теплообмена: для гладкотрубных водоподогревателей с опорами в виде полок   = 0,95, для гладкотрубных с блоком опорных перегородок  = 1,2;

---

  - коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды, принимается  = 0,8-0,95;

Берем  = 0,9

_ст = 0,001 м – толщина стенки трубки;

_ст = 118 Вт/(м*К)- теплопроводность материала стенки трубки (латунь).

11.При заданной величине расчетной производительности водоподогревателя Q_выр  по полученным значениям коэффициента теплопередачи k и разности температур t_cp  определяется необходимая поверхность нагрева F водоподогревателя по формуле;

F = Q_выр/ kt_cp (12)

 F = 96787/ 1338*31,25=2,32 кв.м

12.Число секций водоподогревателя в одном потоке M, шт., вычисляем по формуле (для двухпоточной компоновки); 

M=F/(2f_ceк). (13)

где f_ceк=0,37 – поверхность нагрева одной секции, кв.м, принимаемая из приложения 3 для выбранного типоразмера теплообменника

M=2,32/(2*0,37)=3,14

Округляем до целого числа и получаем M=3

---

Смотрите также файлы

• Директору ооо Витаминка.odt

• Тесты при достижении, какого возраста наступает административная ответственность.docx

• Тема Активы компании понятие, структура и представление На слайде представлены вопросы первой темы Активы компании понятие, структура и представление.pdf

• Практическая работа 3 по теме Особенности конструирования современного урока.docx

• Аспан леміні пиясы блімі бойынша жиынты баалау.docx