Разработка системы теплоснабжения административного здания с применением теплового насоса
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?пература конденсата на входе ,
температура конденсата на выходе ,
давление нагреваемого фреона ,
температура фреона ,
расход фреона .
2.Расход греющего конденсата, поступающего в испаритель, из уравнения теплового баланса:
, (3.1)
.
3.Количество теплоты, передаваемое греющим конденсатом в испарителе:
, (3.2)
.
4.Требуемая площадь поверхности теплообмена может быть определена из уравнения теплопередачи:
. (3.3)
5.Значение температурного напора при принятых исходных данных:
, (3.4)
.
.Коэффициент теплопередачи примем в первом приближении . Требуемая площадь поверхности в этом случае:
.
.С учетом площади поверхности предварительно принимаются основные размеры испарителя. Приняв шахматное расположение труб ( и ) с коэффициентом заполнения трубной доски и скоростью движения конденсата в трубах , можно определить число параллельных труб по ходу конденсата:
, (3.5)
.
8.При двухходовом движении воды общее число трубных концов, развальцованных в трубной доске:
.
9.Площадь трубной доски, занятая трубами:
, (3.6)
.
10. Средняя длина труб:
, (3.7)
.
11. Для определения коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб необходимо сначала установить режим движения пленки конденсата.
12. Значение числа Рейнольдса для пленки конденсата на нижней кромке поверхности:
, (3.8)
где - количество теплоты, передаваемое греющим конденсатом;
- средняя активная длина труб;
- плотность фреона;
- кинематическая вязкость фреона.
.
. Поскольку , то средний коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару:
, (3.9)
.
14. Физические параметры конденсата, движущегося внутри труб, принимаются при следующем значении температуры:
, (3.10)
.
15. Число Рейнольдса в этом случае:
, (3.11)
.
. Следовательно, , т.е. режим движения конденсата турбулентный. При , , а , тогда:
, (3.12)
.
17. Средний коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке труб:
, (3.13)
.
18. Коэффициент теплопередачи:
, (3.14)
.
Погрешность полученного значения составляет 1%, что допустимо.
Определим толщину стенки сварной цилиндрической обечайки горизонтального аппарата, работающего под внутренним давлением.
. Исходные данные:
материал обечайки - сталь марки Ст3;
проницаемость материала обечайки в среде (, );
давление фреона ;
внутренний диаметр ;
плотность фреона ;
обечайка без отверстий;
продольный сварной шов ручной стыковой двусторонний ();
поправочный коэффициент .
. Расчетное давление в нижней части обечайки с учетом гидростатического давления столба жидкости определяем по формуле:
, (3.15)
.
. Номинальное допускаемое напряжение для стали марки Ст3 находим по графику .
. Допускаемое напряжение определяем по формуле:
, (3.16)
.
. Определим отношение определяющих параметров и с учетом коэффициента :
.
. Номинальную расчетную толщину стенки обечайки для данного отношения определяем по формуле:
, (3.17)
.
. Выбираем прибавку на округление толщины стенки (до ближайшего большего размера по сортаменту) .
. Суммарную прибавку к номинальной толщине стенки при определяем по формуле:
, (3.18)
.
. Толщину стенки обечайки с учетом прибавок определяем по формуле:
, (3.19)
.
. Проверим условие:
,
т.е. условие выполнено.
. Допускаемое давление в обечайке определяем по формуле:
, (3.20)
.
Определим высоту плоской круглой трубной решетки типа II в аппарате испарителя.
. Исходные данные:
внутренний диаметр ;
давление фреона ;
давление конденсата ;
трубы 16х0,75мм;
число труб на диаметре ;
трубы размещены в решетке и закреплены в ней развальцовкой;
шаг между трубами ;
материал решетки - сталь ();
.
. Номинальную расчетную высоту решетки снаружи определяем по формуле, выбрав значения величин по таблице , , :
, (3.21)
.
. Коэффициент ослабления решетки отверстиями определяем по формуле:
, (3.22)
.
. Номинальную расчетную высоту решетки посередине определяем по формуле, выбрав значение величин , и в ней по таблице: , и :
, (3.23)
.
. С учетом прибавок на коррозию , на округление размеров, а также из конструктивных соображений, принимаем и .
3.2 Расчет конденсатора
Произведем тепловой расчет конденсатора - U-образного теплообменника горизонтального типа.
. Исходные данные к расчету:
давление нагреваемой отопительной воды ,
температура воды на входе ,
температура воды на выходе ,
давление греющего фреона ,
температура фреона на входе в конденсатор ,
температура фреона на выходе из конденсатора ,
расход фреона .
2. Расход нагреваемой отопительной воды, поступающей в конденсатор, из уравнения теплового баланса:
, (3.24)
.
. Количество теплоты, передаваемое греющим фреоном в конденсаторе:
, (3.25)
.
. Требуемая площадь поверхности теплообмена может быть определена из уравнения теплопередачи:
. (3.26)
. Значение температурног