Расчет теплообменника
Конструкторский расчет вертикального подогревателя низкого давления с пучком U–образных латунных труб диаметром d=160,75 мм. Определение поверхности теплообмена и геометрических параметров пучка. Гидравлическое сопротивление внутритрубного тракта.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 18.08.2013 |
Размер файла | 230,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Задача 1
Выполнить конструкторский расчет вертикального подогревателя низкого давления с пучком U-образных латунных труб диаметром d=16Ч0,75 мм. Цель расчета: определение требуемой поверхности теплообмена и геометрических параметров пучка (количество труб и их длина).
Исходные данные:
ргр = 0,18 МПа = 1,8 бар
tгр = 117 оС
рв = 2,2 МПа = 22 бар
tввх = 83,7 оС
Gв = 162 кг/с
nходов = 2
Решение
Приняв недогрев нагреваемой воды на выходе из подогревателя до температуры насыщения греющего пара равным 3оС, определяем температуру на выходе из подогревателя
tввых = 117 - 3 = 114 (оС)
Значение температуры насыщения , соответствующее , а также все последующие, необходимые для расчета, значения теплофизических параметров нагреваемой воды, греющего пара и его конденсата определяем по «Таблицам воды и водяного пара».
Греющий пар:
tгр = 117 оС
pгр = 0,18 МПа = 1,8 бар
hп = 2701 кДж/кг
Конденсат:
hк = 490,7 кДж/кг
r = hп - hк = 2701-490,7=2210,3 кДж/кг
ск = 945,574 кг/м3
лк = 0,682 Вт/м•К
нк = 2,523 • 10-7 м2/сек
Pr = 1,481
Нагреваемая среда:
p = 2,2 МПа = 22 бар
tвх = 83,7 оС
hвх = 352,24 кДж/кг
свх = 970,4 кг/м3
tвых = 114 оС
свых = 948, кг/м3
Средние значения:
tср = = = 98,9 оС
с = 960,1 кг/м3
н = 2,97•10-7 м2/сек
л = 0,679 Вт/м•К
Pr = 1,77
Найдя по «Таблицам» значения энтальпий воды на входе и выходе , а также энтальпий пара на входе и конденсата на выходе , определяем из уравнения теплового баланса расход греющего пара:
и количество теплоты, передаваемое греющим паром в подогревателе нагреваемой воде,
Q = 9,443•2210,3•0,99 = 20663,144 (кДж/сек)
где - КПД подогревателя, принимаемый равным = 0,99ч0,995.
Требуемая величина поверхности теплообмена из уравнения теплоотдачи равна:
,
где - среднелогарифмический температурный напор;
k - коэффициент теплопередачи, значения которого для подогревателей с U - образными латунными трубами находятся в диапазоне от 2,5 до 3 кВт/(м2•град).
F = (м2)
Задавшись значением k и определив значение F, определяем основные геометрические размеры подогревателя. Приняв шахматное расположение труб в трубной доске (S1=22 мм и S2=19 мм) с коэффициентом заполнения трубной доски трубками ц=0,48 и скоростью движения воды в трубках wв= (0,8ч1) м/с, определяем число параллельных труб по ходу воды:
,
где dв - внутренний диаметр трубок, м.
z1 = (шт.)
При этом общее количество трубных концов, развальцованных в трубной доске
z = 1125 • 2 = 2250 (шт.)
Площадь трубной доски, занятая трубками,
,
Fтр = (м2)
а средняя длина трубок
,
L = (м)
где dн - наружный диаметр трубок, м.
Рис. 1
Изобразив конструктивную схему подогревателя с разбиением его по высоте на отсеки (расстояние между дистанционирующими перегородками) так, чтобы их количество nотс было от 4 до 6, определим среднюю активную длину труб в отсеке:
.
H = (м)
Приступаем к определению расчетного значения коэффициента теплопередачи:
, Вт/(м2•оС), (1)
где б1 - средний коэффициент теплоотдачи при конденсации греющего пара на наружной поверхности трубок, Вт/(м2•оС);
б2 - средний коэффициент теплоотдачи при течении воды в трубках, Вт/(м2•оС);
лст = 100 Вт/м•оС - коэффициент теплопроводности латуни при средней температуре стенки.
Для определения величины б1 необходимо вначале установить режим течения пленки конденсата. Для этого определяем значение числа Рейнольдса пленки конденсата
,
где r - скрытая теплота парообразования, Дж/кг;
ск, нк - плотность и кинематическая вязкость конденсата, кг/м3 и м2/с, соответственно.
Reк =
При Re > Reкр 104
, Вт/(м2•оС),
где лк=0,679 Вт/м•оС - коэффициент теплопроводности конденсата
(Вт/м2•оС)
Для расчета б2 необходимо определить значение средней температуры воды, при которой определяются значения теплофизических свойств воды. Она равна
.
(оС)
Тогда число Рейнольдса воды
,
где нв - кинематическая вязкость воды, м2/с.
При Re > Reкр104, среднее значение числа Нуссельта воды
,
где Prв - число Прандтля воды.
Средний коэффициент теплоотдачи от воды к стенке:
,
(Вт/м2•оС).
Подставив рассчитанные значения и в формулу (1), определим расчетное значение kрасч, и сопоставив его со значением k, принятым при расчете F, получим отклонение .
(Вт/м2•оС)
< 1%, расчет закончен.
2. Задача 2
Определить гидравлическое сопротивление внутритрубного тракта горизонтального пароводяного подогревателя.
Исходные данные:
dвн = 15 мм = 0,015 м
nтр = 216 шт.
lтр = 4000 мм = 4 м
tв = 70 оС
pв = 1,5 МПа
Gв = 30 кг/с
nход = 2
Вариант конструкции - U-образные трубы.
Решение
Полное падение давления при протекании воды по внутритрубному тракту складывается из потерь на трение и на местные гидравлические сопротивления:
, [Па], (1)
где - гидравлические потери на трение, Па; - местное гидравлическое сопротивление, Па; л - коэффициент гидравлического трения (безразмерен); L - суммарная длина прямолинейных участков труб по ходу течения воды, м; dвн = 0,015 - внутренний диаметр труб, м;с = 978,38 - плотность воды, кг/м3; w = 0,45 - средняя скорость течения воды в трубах, м/с; = 12,5 - коэффициент местного гидравлического сопротивления (безразмерен);
Значения величины для характерных для внутритрубного тракта местных сопротивлений:
1. Входная или выходная камеры (удар и поворот) |
=1,5 (х2) |
|
2. Поворот на 180о при переходе из одного пучка труб в другой внутри поворотной камеры |
=2,5 (х1) |
|
3. Поворот на 180о в U - образной трубке |
=0,5 (х2) |
|
4. Вход в трубное пространство |
=1,5 (х2) |
|
5. Выход из трубного пространства |
=1,5 (х2) |
wi - скорость течения воды в местном гидравлическом сопротивлении, м/с.
(м/с)
Определяем относительную шероховатость труб по формуле:
,
где д - абсолютная шероховатость стенок труб (для стали д = 0,1 мм)
dвн - внутренний диаметр трубок, мм.
Определяем значение числа Рейнольдса:
,
где н - кинематическая вязкость воды, м2/с.
и значение коэффициента гидравлического трения
,
Для определения скоростей во входном и выходном патрубках теплообменника необходимо задаться их диаметрами. Для этого следует определить диаметр трубной доски:
,
где - наружный диаметр трубок, м;
ц=0,48 - коэффициент заполнения трубной доски трубками.
(м)
Диаметры входного и выходного патрубков принимаются равными:
.
Dпатр = 0,24 • 0,360 = 0,0936 (м)
Определив величину скорости в патрубках
,
(м/с) < 5,0 м/с
Величина L, входящая в формулу (1), является суммарной длиной прямолинейных участков труб по ходу движения воды, т.е.
.
L = 2 • 4 = 8 (м)
Определив все вышеуказанные величины, по формуле (1) определяется полное гидравлическое сопротивление внутритрубного тракта пароводяного теплообменника.
,
(Па)
,
(Па)
,
(Па)
Ответ: 3094,19 Па.
подогреватель труба теплообмен сопротивление
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие о коэффициенте теплоотдачи. Основные положения конструктивного расчёта подогревателя низкого давления. Рекомендации по проведению теплового, конструкторского расчёта подогревателя низкого давления регенеративной системы паротурбинного энергоблока.
методичка [1,2 M], добавлен 26.04.2012Расчет геометрии пучка трубок. Определение температуры металла трубки. Оценка гидросопротиивлений пучка труб. Проверка эффективности теплообменника. Расчета эффективности ребра. Теплоотдача при турбулентном течении. Площадь проходных ячеек во фронте.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.05.2012Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора. Расчет среднего угла навивки труб поверхности нагрева. Основные конструкционные характеристики пучка теплообменных труб. Прочностной расчет элементов парогенератора.
курсовая работа [642,4 K], добавлен 10.11.2012Краткая характеристика подогревателя высокого давления ПВД-5 турбины ПT-135/165-130/15. Определение его основных параметров: расхода воды, температуры, теплоперепадов, тепловых нагрузок охладителя пара и конденсата, площадей поверхностей теплообмена.
курсовая работа [187,1 K], добавлен 04.07.2011Теплообменные аппараты – устройства передачи тепла от одной среды к другой, их классификация; схемы движения теплоносителей. Гидравлическое сопротивление элементов теплообменного аппарата. Подбор нормативного вертикального подогревателя сетевой воды.
курсовая работа [368,3 K], добавлен 10.04.2012Тепловой баланс кожухотрубного подогревателя высокого давления; разбивка его на зоны с различными условиями теплообмена. Результат программных вычислений с последней итерации. Расчёт гидравлического сопротивления трубного пучка и межтрубного пространства.
курсовая работа [545,2 K], добавлен 31.01.2013Порядок определения площади поверхности охлаждения батареи, изготовленной из оребренных труб. Вычисление геометрических характеристик теплопередающего элемента. Расчет степени теплообмена со стороны рабочего тела. Определение критерия Рейнольдса.
контрольная работа [111,1 K], добавлен 14.01.2011Схема теплообменника. Расчет геометрии пучка трубок; передаваемой теплоты по падению температуры газа; эффективности ребра; коэффициентов теплоотдачи и оребрения трубок. Оценка гидросопротивлений. Проверка эффективности теплообменника перекрестного тока.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 25.12.2014Тепловой и конструктивный расчет отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа и секционного водоводяного теплообменника. Подбор критериальных уравнений для процессов теплообмена. Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.12.2010Технологическая схема устройства, ее анализ и обоснование. Выбор конструкционного материала, тепловой и материальный расчет кожухотрубного теплообменника. Определение параметров тепловой изоляции. Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 18.04.2016