close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

kursach po TA

код для вставкиСкачать

Задание на курсовой проект.
1. Произвести тепловой конструктивный расчет пароводяного подогревателя вертикального типа, предназначенного для нагрева воды. Вода движется по трубам, а пар в межтрубном пространстве. Движение теплоносителей ─ противоток.
Исходные данные для расчета вертикального пароводяного подогревателя:
расход нагреваемой воды = 150 т/ч;
температура воды на входе = 47С;
температура воды на выходе = 97С;
скорость воды = 1,5 м/с;
диаметр труб d_вн⁄d_н = 16/19 мм;
давление сухого насыщенного пара = 0,7 МПа;
коэффициент полезного действия теплообменника  = 0,975;
число ходов z = 2;
материал труб - сталь 12 мхм;
По результатам расчетов из каталога выбрать стандартный подогреватель.
Привести чертеж подогревателя в масштабе на формате А3.
2. Произвести тепловой и конструкторский расчет секционного водо-водяного подогревателя.
Исходные данные для расчета секционного водо-водяного подогревателя:
расход греющей воды G_1= 0,7 кг/с
расход нагреваемой воды G_2= 1,1 кг/с
температура греющей воды = 100С
температура нагреваемой воды =20С и = 50С;
диаметры трубок = 16/14 мм;
теплопроводность материала λ = 30 Вт/(м*К)
материал труб ─ латунь;
коэффициент полезного действия  = 0,97.
Тепловой конструкционный расчёт вертикального пароводяного теплообменного аппарата.
Параметры воды обозначим индексом "1", а параметры пара индексом "2".
Определяем количество теплоты, передаваемое от пара к воде:
Q=G_1 c_1(t_1^''-t_1^'), кВт , где
Q - количество теплоты, кВт
G_1 - расход нагреваемой воды, т/ч
c_1 - теплоёмкость воды, кДж⁄(кг*К)
t_1^'' - температура воды на выходе, С
t_1^' - температура воды на входе, С
Предварительно определяем среднюю температуру воды:
.
Из таблицы № 1 приложения при tср=72С определяем теплоёмкость воды:
c1 = 4,307 кДж/кгК.
.
2. Определяем расход пара:
, кг/c, где
Q - количество теплоты, кВт
h_(2 )^'', h_2^' - удельные энтальпии пара, кДж⁄кг
 - коэффициент полезного действия теплообменника
По приложению № 2 определяем теплофизические свойства пара при давлении ps = 0,7 МПа:
температура пара ;
удельные энтальпии пара .
3.Определяем среднелогарифмический температурный напор:
4. Задаемся в первом приближении температурой стенки со стороны конденсирующегося насыщенного пара:
5. Определяем приведенную длину труб:
,
где А1 ─ параметр, вычисляемый при температуре насыщенного пара, 1/(мК) по формуле:
или из таблицы № 9 приложения.
При А1 = 125,8 1/(мК).
Принимаем высоту труб равной H = 2 м.
Тогда .
Значение , следовательно, на вертикальных поверхностях наблюдается комбинированное течение пленки конденсата: на начальном участке ламинарное, а внизу турбулентное.
6. Определяем коэффициент теплоотдачи со стороны пара:
,
где Re2 ─ число Рейнольдса;
А4 ─ параметр, определяемый по формуле А4 = 4/ (r п п) или из таблицы № 9 приложения.
Число Рейнольдса:
Значения определяем для , а значение определяем при из табл. № 1 приложения :; .
Значение параметра А4 = 11,4310-3 м/Вт определяем из табл. № 9 приложения при .
Тогда:
Определяем коэффициент теплоотдачи со стороны воды, Вт/(м2К)
,
где Nu ─ критерий Нуссельта; 1 ─ теплопроводность воды при средней температуре, Вт/мК; dвн ─ внутренний диаметр труб, м.
Определяем теплофизические параметры воды при tср = 72С (табл. №1 приложения)
плотность 1 = 976,6 кг/м3;
теплопроводность 1 = 66,9 10-2 Вт/(мК);
кинематическая вязкость 1 = 0,40510-6 м2/с;
число Прандтля Pr = 2,5.
Вычисляем число Рейнольдса:
.
Течение воды в трубах турбулентное, следовательно, критерий Нуссельта определяется по формуле:
.
В первом приближении принимаем перепад температур по толщине стенки с учетом загрязнений , тогда температура стенки со стороны воды:
.
При этой температуре число Прандтля равно .
Коэффициент теплоотдачи:
.
8. Определяем коэффициент теплопередачи:
.
Теплопроводность материала стенки трубы ст = 44,2 Вт/(мК) (для стали определяем из таб. № 11 приложения). Линейное термическое сопротивление загрязнений стенки определяем для очищенной воды по данным таблицы № 4 приложения: .
Тогда:
.
9. Определяем площадь поверхности теплообмена:
.
10. Определяем число трубок в одном ходу:
n_1=(4G_1)/(πd_вн^2 ρ_1 w_1 )=(4*41,7)/(3,14*〖0,016〗^2*976,6*1,5)=141,6=142 шт.
Количество ходов два, следовательно, общее число труб:
n = 2n1= 2142=284 шт.
11. Проверяем высоту труб, м
,
где .
12. Проверяем температуру стенок труб:
;
t_ст1^'=t_ст2-(k∆tδ_ст)/λ_ст =142,06-(1923*90,7*0,015)/44,2=82,87 ℃
Определяем невязку с предварительно определенными параметрами:
.
.
Так как значение высоты труб H = 3,29 м (ранее принятое значение H =2 м) и температура стенки () не совпадают с ранее принятым, то производим повторный расчет.
Во втором приближении принимаем: высоту труб Н = 3,2 м и .
Приведенная длина труб:
.
Число Рейнольдса:
Коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплопередачи:
Площадь поверхности теплообмена:
Высота труб:
Температура стенок:
;
.
Так полученные значения существенно отличаются от ранее принятых, то делаем третье приближение.
В этом приближении принимаем: Н = 3,7 м; .
Приведенная длина труб:
Число Рейнольдса:
Коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплопередачи:
Площадь поверхности теплообмена:
.
Высота труб:
.
Температура стенок:
;
.
Так как полученные значения ещё отличаются от ранее принятых, то делаем четвёртое приближение.
В этом приближении принимаем: Н = 3,73 м; .
Приведенная длина труб:
.
Число Рейнольдса:
Коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплопередачи:
.
Площадь поверхности теплообмена:
.
Высота труб:
.
Температура стенок:
;
.
Так как при четвёртом приближении расхождение параметров незначительное, то принимаем эти значения в качестве окончательных:
площадь поверхности теплообмена F = 58,35 м2;
высота трубок Н = 3,73 м;
температуры стенок , .
По данным расчета из табл. 12 выбираем вертикальный пароводяной подогреватель ПСВ 63-7-15.
Площадь теплообмена F = 63 м2, количество и длина трубок 3203410, теплопроизводительность Q = 11,16 МВт.
Тепловой конструкционный расчёт секционного водо-водяного теплообменного аппарата
1.Запишем уравнение теплового баланса:
Q=G_1*c_1 (t_1^'-t_1^'' )*η_п=G_2*c_2*(t_2^''-t_2^'), кВт, где
Q - количество теплоты, кВт
G_1 - расход греющей воды, кг/c
G_2 - расход нагреваемой воды, кг/c
c_1 〖,c〗_2 - теплоемкость воды при разной температуре, кДж/кг К
t_1^',t_1^'' - температура греющей воды, ℃
t_2^'',t_2^' - температура нагреваемой воды, ℃
Q〖=G〗_2*c_2*(t_2^''-t_2^'), кВТ
Q = 1,1*4,174*(50-20) = 137,742*〖10〗^3 Вт
〖0,13*10〗^6=0,7*4,174*(100-t_1^'' )*0,97
〖0,13*10〗^6=〖2,83*10〗^3 (100-t_1^'')
〖0,13*10〗^6=〖283*10〗^3-2,83t_1^''*〖10〗^3
〖137*10〗^3=283*〖10〗^3-2,83t_1^''*〖10〗^3
2,83t_1^''*〖10〗^3=283*〖10〗^3-137*〖10〗^3
2,83t_1^''*〖10〗^3=146*〖10〗^3
t_1^''=146*〖10〗^3:〖2,83*10〗^3
t_1^''=51,6℃
2.Определим среднюю температуру нагреваемой воды:
t_2ср=(t_2^''+〖t_2^'〗_ )/2=(50+20)/2=35℃
При t_2ср= 35℃ => c_2= 4,174 кДж/кг К
При t_2ср= 35℃=> ρ_2=993,9 кг/м^3
3.Определим среднюю температуру греющей воды:
t_1ср=(t_1^'+〖t_1^''〗_ )/2=(100+51,6)/2=75,8℃
При t_1ср= 75,8℃ => c_1= 4,191 кДж/кг К
При t_1ср= 75,8℃=> ρ_1=974,2 кг/м^3
4.Определяем средний температурный напор:
Δt=(Δt_б-Δt_м)/ln⁡〖(Δt_б)/(Δt_м )〗 =48/3,87=12,4℃
Δt_б,Δt_м - большая и меньшая разности температур греющей и нагреваемой жидкости, ℃
5.Определяем тепловую нагрузку подогревателя:
Q=G_1*c_1*〖10〗^3*Δt=0,7*4,191*〖10〗^3*12,4=36,37*〖10〗^3 Вт
Q - тепловая нагрузка подогревателя, Вт
G_1 - расход греющей воды, кг/c
Δt - средний температурный напор, ℃
c_1 - теплоемкость воды, кДж/кг К
6.Определяем площадь поверхности нагрева теплообменника:
F=(Q*〖10〗^3)/(k*Δt*η_1 )=(36,37*〖10〗^3)/(2000*12,4*0,87)=1,83м^2
Q - тепловая нагрузка подогревателя, Вт
к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2*К)
η_1 - коэффициент, учитывающий накипь и загрязнение трубок
Δt - средний температурный напор, ℃
По результатам предварительного расчёта площади поверхности теплообмена F из каталога выбирается серийно изготовляемый теплообменник. Площадь поверхности теплообмена должна быть несколько больше расчётного значения.
В результате предварительного расчёта площадь поверхности теплообменника составляет F=1,83 м^2
Из каталога выбираем секционный водо-водяной подогреватель со следующими характеристиками :
Площадь сечения трубок f_тр= 0,00062 м^2;
Площадь сечения межтрубного пространства f_(м.тр)=0,00116 м^2;
Наружный диаметр корпуса секции D_к= 57 мм;
Площадь секции f_сек=0,37 м^2 при длине 2 метра (выбираем 5 секций)
Тепловая производительность секции длиной 2 метра Q_сек=8 кВт;
Наружный диаметр труб d_н= 16 мм;
Внутренний диаметр d_вн= 14мм;
Материал труб - латунь.
7.Определяем действительные скорости движения воды в трубках и межтрубном пространстве:
W_1=G_1/(ρ_1*F_(м.тр) )=0,7/(974,2*0,00116)=0,62 м/c
W_2=G_2/(ρ_2*F_тр )=1,1/(993,9*0,00062)=1,8 м/c
G_1 〖,G〗_2 - расходы греющей и нагреваемой воды, кг/с
ρ_1, ρ_2 - плотности греющей и нагреваемой воды, кг/м^3
F_тр,F_(м.тр) - площадь сечения трубок и площадь сечения межтрубного пространства, м^2
8.Определяем режим движения теплоносителей:
Re_1=(W_1*d_э)/V_1 =(0,62*0,0129)/(0,390*〖10〗^(-6) )=2,1*〖10〗^4
Re_2=(W_2*d_вн)/V_2 =(1,8*0,014)/(0,732*〖10〗^(-6) )=3,44*〖10〗^4
d_вн,d_э - внутренний диаметра трубок, эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м
V_1,V_2 - вязкости нагреваемой жидкости при разной температуре, м⁄с^2 9.Определяем среднюю температуру стенки:
t_ст1=(t_ср1+t_ср2)/2=(75,8+35)/2=55,4℃
По таблицам теплофизических свойств воды и пара при t_ст1 определяем число Прандтля Pr_ст=3,26
10.Определяем критерий Нуссельта для обоих теплоносителей:
Nu_1=0,021 Re^0,8 Pr_ж^0,43 (Pr_ж/Pr_ст ) ^( ^0,25 )=0,021*2,1*〖10〗^(4 ^0,8 )*〖4,87〗^0,43*(4,87/3,26) ^( ^0,25 )=131,2
Nu_2=0,021 Re^0,8 Pr_ж^0,43 (Pr_ж/Pr_ст ) ^( ^0,25 )=0,021*3,44*〖10〗^(4 ^0,8 )*〖2,35〗^0,43*(2,35/3,26) ^( ^0,25 )=118,5
11.Определяем коэффициенты теплоотдачи:
α_1=Nu_1 λ_1/(d_вн^ )= 131,2*(62,6*〖10〗^(-2))/0,0129=6366 Вт/(м^2*К)
α_2=Nu_2 λ_2/(d_э^' )= 118,5*(67,1*〖10〗^(-2))/0,014=5679 Вт/(м^2*К)
12.Определяем коэффициент теплопередачи:
к=(Ψ*β)/(1/α_1 +1/α_2 +δ_ст/λ_ст )=(1,2*0,85)/(1/6366+1/(5679 )+0,001/30)=2809 Вт/(м^2*К)
Ψ - коэффициент эффективности теплообмена (принимаем Ψ= 1,2)
β - коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности труб в зависимости от химических свойств воды
λ_ст - теплопроводность материала стенки трубок, Вт/(м*К)
λ_ст - толщина стенки трубок, м
13.Определяем требуемую площадь поверхности теплообмена:
F=(Q*〖10〗^3)/(k*Δt)=(36,37*〖10〗^3)/(2809*12,4)=1,044 м^2
Q - тепловая нагрузка подогревателя, Вт
к - коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2*К)
Δt - средний температурный напор, ℃
По результатам расчёта из приложения № 16 выбираем водо-водяной подогреватель, № 4:
Диаметр корпуса 76 мм
Количество трубок 7
Длина 4000 мм
Поверхность нагрева 1,32 м^2
Тепловая производительность 28,3 кВт
Расход сетевой воды 7,75 т/ч
1
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
51
Размер файла
181 Кб
Теги
kursach
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа