125402 (Расчет теплообменников), страница 2
Описание файла
Документ из архива "Расчет теплообменников", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "125402"
Текст 2 страницы из документа "125402"
(ккал/(м2·ч·град))
Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к воде.
Режим течения воды в трубках турбулентный, так как:
,
где – коэффициент кинематической вязкости воды (по справочнику); = 0,373·10-6м2/c при средней температуре воды t = 81,42°С.
Коэффициент теплоотдачи при турбулентном движении воды внутри трубок:
,
где dэ = dв.
При t = 81,42°С по Таблице 2 множитель A5=2633,6, следовательно:
(ккал/(м2·ч·град))
Расчетный коэффициент теплопередачи (с учетом дополнительного теплового сопротивления з/з) определяем по формуле для плоской стенки, так как ее толщина меньше 2,5мм:
(ккал/(м2·ч·град))
Уточненное значение температуры стенки трубок:
(°С)
Поскольку уточненное значение tст мало отличается от принятого для предварительного расчета, то пересчета величины п не производим (в противном случае, если отличие в данных температурах более 3%, необходимо производить пересчет до достижения данной точности).
Расчетная поверхность нагрева:
(м2)
Ориентируясь на полученную величину поверхности нагрева и на заданный в условии диаметр латунных трубок d = 14/16мм, выбираем пароводяной подогреватель горизонтального типа конструкции Я.С. Лаздана (Рисунок 1.1, Таблица 1.1) с поверхностью нагрева F = 10,4м2, площадью проходного сечения по воде (при z = 2) fт = 0,0132м2, количеством и длиной трубок 172×1200мм, числом рядов трубок по вертикали т = 12. Основные размеры подогревателя приведены в Таблице 1.2.
Уточним скорость течения воды w в трубках подогревателя:
(м/с)
Поскольку активная длина трубок l =1200мм, длина хода воды
L = l·z = 1200·2 = 2400 (мм).
Определяем гидравлические потери в подогревателе. Коэффициент гидравлического трения при различных режимах течения жидкости и различной шероховатости стенок трубок можно подсчитать по формуле А.Д. Альтшуля:
,
где k1 – приведенная линейная шероховатость, зависящая от высоты выступов, их формы и частоты.
Принимая k1 = 0 (для чистых латунных трубок), формулу можно представить в более удобном для расчетов виде (для гидравлически гладких труб):
Уточняем критерий Рейнольдса:
Таблица 3
Значения T = f(Re) для гидравлически гладких труб
Re·10-3 | т | Re·10-3 | т | Re·10-3 | т | Re·10-3 | т |
10 | 0,0303 | 80 | 0,0184 | 200 | 0,0153 | 340 | 0,0139 |
20 | 0,0253 | 90 | 0,0179 | 220 | 0,0150 | 360 | 0,0137 |
30 | 0,0230 | 100 | 0,0175 | 240 | 0,0147 | 380 | 0,0135 |
40 | 0,0215 | 120 | 0,0168 | 260 | 0,0146 | 400 | 0,01345 |
50 | 0,0205 | 140 | 0,0164 | 280 | 0,0144 | ||
60 | 0,0197 | 160 | 0,0160 | 300 | 0,0142 | ||
70 | 0,0190 | 180 | 0,0156 | 320 | 0,0140 |
Используя Таблицу 3, по известной величине Re находим т = 0,023.
Таблица 4
Значение коэффициента загрязнения труб хст
Материал труб и состояние их поверхности | хст |
Медные и латунные чистые гладкие трубы | 1,0 |
Новые стальные чистые трубы | 1,16 |
Старые (загрязненные) медные или латунные трубы | 1,3 |
Старые (загрязненные) стальные трубы | 1,51 – 1,56 |
Потерю давления в подогревателе определяем с учетом дополнительных потерь от шероховатости в результате загрязнений труб по Таблице 4 и потерь от местных сопротивлений по Таблице 5.
Таблица 5
Коэффициенты местного сопротивления арматуры и отдельных элементов теплообменного аппарата
Наименование детали | |
Вентиль проходной d = 50мм при полном открытии | 4,6 |
То же d = 400мм | 7,6 |
Вентиль Косва | 1,0 |
Задвижка нормальная | 0,5 – 1,0 |
Кран проходной | 0,6 – 2,0 |
Угольник 90° | 1,0 – 2,0 |
Колено гладкое 90°, R = d | 0,3 |
То же, R = 4d | 1,0 |
Входная или выходная камера (удар и поворот) | 1,5 |
Поворот на 180° из одной секции в другую через промежуточную камеру | 2,5 |
То же через колено в секционных подогревателях | 2,0 |
Вход в межтрубное пространство под углом 90 ° к рабочему потоку | 1,5 |
Поворот на 180° в U-образной трубке | 0,5 |
Переход из одной секции в другую (межтрубный поток) | 2,5 |
Поворот на 180° через перегородку в межтрубном пространстве | 1,5 |
Огибание перегородок, поддерживающих трубы | 0,5 |
Выход из межтрубного пространства под углом 90° | 1,0 |
Для условий проектируемого теплообменника по Таблице 4 для загрязненных латунных труб хст = 1,3, а по Таблице 5 коэффициенты местных сопротивлений имеют следующие значения:
Наименование детали | |
Вход в камеру | 1,5·1 = 1,5 |
Вход в трубки | 1,0·2 = 2,0 |
Выход из трубок | 1,0·2 = 2,0 |
Поворот на 180° | 2,5·1 = 2,5 |
Выход из камеры | 1,5·1 = 1,5 |
Потеря давления в подогревателе (при условии w = const):
(мм вод. ст.)
Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству, как правило, не определяется, так как его величина вследствие небольших скоростей пара (до 10м/с) очень мала.
Пример расчета секционного водоводяного подогревателя
Исходные данные: давление сухого насыщенного водяного пара р = 4ат (tн = 143,62°С), мощность Q = 1,2 ·106 ккал/ч.
Расчет: Определим расходы сетевой воды и воды, нагреваемой в межтрубном пространстве:
(кг/ч)
или Vт = 20,0 м3 /ч;
(кг/ч)
или Vмт = 40,0 м3 /ч.
Площадь проходного сечения трубок (при заданной в условии расчета скорости течения воды в трубках w=1 м/с):
(м2)
Выбираем подогреватель МВН 2050-32 (Рисунок 1.2, Таблица 1.4). Согласно Таблице 1.3 он имеет: наружный диаметр корпуса 219мм и внутренний – 209мм, число стальных трубок (размером 16×1,4мм) n = 69шт., площадь проходного сечения трубок fт = 0,00935м2, площадь проходного сечения межтрубного пространства fмт = 0,0198 м2.
Скорость воды в трубках и в межтрубном пространстве:
(м/с)
(м/с)
Таким образом, в результате расчета совершенно случайно получены одинаковые скорости воды (Wт=Wмт).
Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства:
(м)
Средняя температура воды в трубках:
(°С)
При этой температуре температурный множитель, необходимый для дальнейших расчетов (по Таблице 2), A5т 2960.
Средняя температура воды между трубками:
(°С)
При этой температуре температурный множитель (по Таблице 2) A5мт 2616.
Режим течения воды в трубках (при t1 = 110°С νт = 0,271·10-6м2/с) и межтрубном пространстве (при t = 80,0°С νмт = 0,38·10-6м2/с) турбулентный, так как:
Коэффициенты теплоотдачи (для турбулентного режима течения воды):
Коэффициент теплоотдачи три турбулентном движении воды внутри трубок:
(ккал/(м2·ч·град))
где dэ = dв.
(ккал/(м2·ч·град))
Расчетный коэффициент теплопередачи (коэффициент теплопроводности стали = 39ккал/(м·ч·град) определяем по формуле для плоской стенки, так как ее толщина меньше 2,5мм:
(ккал/(м2·ч·град))
Температурный напор:
(°С)
Поверхность нагрева подогревателя:
(м2)