Расчет теплообменного аппарата

14

Московский Государственный технический университет им Н.Э. Баумана

Калужский филиал

Расчетно-пояснительная записка

по курсовому проекту

«Расчет теплообменного аппарата»

Калуга

2008 г.

Содержание

Исходные данные

Тепловой расчёт подогревателя

Прочностной расчёт деталей подогревателя

Краткое описание работы подогревателя

Курсовая научно-исследовательская работа студентов

Список использованной литературы

Исходные данные

1. Давление пара Pп, МПа 3

2. Температура пара tп, ?C 233,34

3. Расход питательной воды Gв, кг/с 41,67

4. Температура воды на входе t?в, ?C 155

5. Температура воды на выходе t?в, ?C 200

6. Давление воды на входе Pв, МПа 22

7. Скорость пара на входе щп, м/с 20

8. Материал трубок Х18Н10Т

9. Диаметр трубок dн/dв, мм 30/25

10. Коэффициент теплоотдачи материала трубок лст, Вт/М•К 16,3

11.Толщина отложений hотл, м 0

12. Тип трубок U-образные

13. Тип перегородок сегментные

14. Шаг треугольной разбивки трубок t, мм 40

15. Гидравлическое сопротивление по воде ?Pв, КПа 20

Тепловой расчёт подогревателя

1.Средний температурный напор:

?C;

2.Средняя температура питательной воды:

?C

 [1]

Принимаем

3.Тепловая нагрузка:

4.Расход греющего пара:

5.Число трубок:

6.Коэффициент наполнения трубного пучка:

7.Диаметр трубного пучка:

8.Ширина прохода трубного пучка при набегании парового потока:

9.Коэффициент сужения фронтального сечения:

10.Площадь проходного сечения для пара:

11.Высота парового отсека:

12.Средняя длина трубки между перегородками:

13.Число Прандтля воды:



14.Число Рейнольдса воды:

15.Коэффициент теплоотдачи к воде:

16.Температурный напор между паром и наружной стенкой трубки:

Принимаем ?C;

17. Средняя температура конденсатной плёнки:

?C;

[1]

18.Коэффициент теплоотдачи от неподвижного пара при ламинарном течении конденсатной плёнки:

19.Число Рейнольдса конденсатной плёнки:

20.Коэффициент, учитывающий волновое течение конденсационной плёнки:

21.Величина :

Отсюда следует, что течение конденсата ламинарное;

22.Коэффициент теплоотдачи при конденсации неподвижного пара:

23.Средняя скорость пара:

24.Скоростной коэффициент:

25.Коэффициент теплоотдачи при конденсации движущегося пара:

26.Суммарное термическое сопротивление стенки трубки, отложений и воды:

27.Коэффициент теплопередачи:



28.Удельный тепловой поток:

29.Температурный напор между паром и наружной стенкой трубки:

30.Поверхность теплообмена:

31.Длина трубок:

32.Геометрическая характеристика трубного пучка:

33.Число отсеков по пару:

33.Коэффициент сопротивления трения по воде:

34.Гидравлическое сопротивление по воде:

Для того, чтобы начать чертить ПВД необходимо провести расчёты на прочность, а также некоторые конструктивные размеры.

Прочностной расчёт деталей подогревателя

1. Толщина стенок паровой камеры:

2. Толщина трубной доски:

3. Размеры и количество болтов для фланцевых соединений:

Краткое описание работы подогревателя

На рисунке представлена конструкция подогревателя высокого давления. Подогреваемая вода, подаваемая из деаэратора, поступает во входной патрубок 1, через него попадает в водяную камеру 2, разделённую на 3 части перегородками. Далее через отверстия в трубной доске, выполненной за одно с водяной камерой, подогреваемая вода поступает в трубный пучок U-образной формы 3, омываемый греющим паром. Благодаря сегментным перегородкам 4 пар, подаваемый из отбора от ступени турбины, совершает продольно - поперечное обтекание трубного пучка, что улучшает подогрев воды, конденсируясь на стенках трубок. Пройдя 1 ход трубного пучка, подогретая вода снова попадает в водяную камеру, затем в следующий ход и так по всем ходам, а затем через выходной патрубок 8 к парогенератору. Сконденсировавшийся греющий пар скапливается в конденсатосборнике 5, расположенным в нижней части подогревателя, и удаляется через отверстие в днище. Далее конденсат подаётся в деаэратор. Контроль уровня конденсата в подогревателе производится с помощью водоуказательного прибора, для аварийного отключения подогревателя в случае превышения допустимого уровня конденсата производится уравнительным сосудом 6.

Конденсат удаляется из конденсатосборника через патрубок 7. Транспортируется подогреватель с помощью проушин 9, крепление на месте установки осуществляется с помощью упорных лап 10.Детали подогревателя изготовлены из нержавеющей стали.

Курсовая научно - исследовательская работа студентов

Необходимо аналитически исследовать влияние изменения величины давления пара на:

1. Температуру насыщения пара.

2. Средний коэффициент теплоотдачи.

3. Поверхность теплообмена.

Изменяем давление пара от 2,25 МПа до 3,5 МПа через 0,25 МПа.

Вывод.

На основе представленных выше расчётов и построенных графиков, можно сделать следующие выводы о влиянии изменения величины давления пара на:

1. Температуру насыщения пара.

2. Средний коэффициент теплоотдачи.

3. Поверхность теплообмена.

А именно:

1. С увеличением давления пара температура насыщения увеличивается практически линейно.

2. С увеличением давления пара изменение величины поверхности теплообмена происходит приблизительно по экспоненциальному закону.

Главный вывод: с увеличением давления пара возрастает величина значения среднего коэффициента теплопередачи, таким образом - эффективность ПВД возрастает с увеличением давления пара.

Список использованной литературы

1. С.Л. Ривкин, А.А. Александров Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия,1984 г.

2. А.М. Бакластов Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок. М.: Энергия, 1970 г.

3. Методическое указание по курсовому проектированию теплообменных аппаратов.