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