Описание объекта энергоснабжения и расчет тепловых нагрузок
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
? схематично температурный график противоточного движения теплоносителей в подогревателе (см.рис.5.1).
Рис.5.1 Схема движения теплоносителей
Определим среднелогарифмическую разность температур теплоносителей в сетевом подогревателе воды по формуле (1-6[7]):
(5.3)
где Dtб = 250 - 130 = 120 єС - больший напор,
Dtм = 150 - 70 = 80 єС - меньший напор.
Тогда
Коэффициент теплопередачи k определяем графо-аналитическим методом. Он основан на том, что при установившемся тепловом режиме удельное количество тепла, передаваемого в единицу времени через все слои стенки, есть величина постоянная и равна количеству тепла, передаваемого от одного теплоносителя к другому, т.е. q1 = q2 = q3 = q4 = q, Вт/м2. Предварительно находим для различных участков перехода тепла зависимость между тепловым напряжением q и среднелогарифмическим перепадом температур Dt.
1) передача тепла от пара к стенке. Коэффициент теплоотдачи определяем для случая конденсации пара на вертикальной стенке по формуле (1-27[7]):
, Вт/(м2 •єС);(5.4)
где Н = 4м - длина трубки,
В/ приближённо можно считать
,
где tн- - температура насыщения конденсирующегося пара.
,
Вт/(м2 .єС);
тогда
Задаёмся рядом значений Dt1 и вычисляем соответствующие значения q, результаты заносим в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Результаты расчета тепловых напряжений
Dt1Dt10,75q , кДж/м2123209,5121•1034015,9203•1031236021,5275•1038026,7341•10310031,6403•10312036,462•103
Строим в масштабе кривую Dt1= f(q1) (рис.5.2).
) передача тепла через стенку. Для латунной стенки lст= 377 кДж/(м,єС). Тогда
Задаёмся рядом значений Dt2 и вычисляем соответствующие значения q, результаты заносим в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Результаты расчета тепловых напряжений
Dt2q, кДж/м2207,5•1064015•1066022,6•1068030,2•106
Аналогично строим прямую Dt2= f(q2) (рис.5.2).
) передача тепла через накипь. Приняв для накипи lн= 12,6 кДж/(м.єС) находим
Задаёмся рядом значений Dt3 и вычисляем соответствующие значения q, результаты заносим в табл. 5.3.
Строим прямую Dt3= f(q3) (рис.5.2).
) передача тепла от стенки к воде.
Скорость воды в пароводяных подогревателях обычно составляет 3м/сек. Выбор расчётных формул для определения коэффициентов теплоотдачи внутри трубок начинается с вычисления критерия Рейнольдса, который определяет режим движения теплоносителя. При устанавливается ламинарный режим движения; соответствует переходному режиму; а - турбулентному.
Таблица 5.3
Результаты расчета тепловых напряжений
Dt3q, кДж/м2201,26•106402,52•106303,77•106805,03•106
Критерий Re определяется из выражения:
,(5.5)
где w - средняя скорость теплоносителя (принимаем 3м/с), м/с;
nж - коэффициент кинематической вязкости теплоносителя, м2/с;
dэ - эквивалентный (гидравлический) диаметр поперечного сечения потока, м, определяемый по формуле (1 - 12 [ 7 ]):
,(5.6)
где f - площадь поперечного сечения потока, м2;
U - смачиваемый периметр сечения, м.
, м,
.
Движение воды в трубках турбулентное, поэтому пользуемся формулой (1-14[7]):
(5.7)
По таблице 1-4[7] для средней температуры воды tf = 100єC находим величину А = 45,25 . Удельный вес воды при 100єС gt = 965,5 кг/м3. Скорость воды в трубках w принимаем равной 1,4 м/сек. Подставляя соответствующие величины, имеем, что
Задаёмся рядом значений Dt3 и вычисляем соответствующие значения q, результаты заносим в табл. 5.4.
Таблица 5.4
Результаты расчета тепловых напряжений
Dt4q, кДж/м220240•10340480•10360720•10380960•103
Аналогично предыдущему строим прямую линию зависимости Dt4= f(q4) (рис.5.2), проходящую через начало координат.
Рис. 5.2 Тепловое напряжение поверхности нагрева.
Из точки пересечения n опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим, что
q = 200.103 кДж/м2.
Тогда коэффициент теплопередачи равен:
Поверхность нагрева теплообменника определим по формуле (1-4[7]):
(5.8)
.2 Конструктивный расчёт сетевого подогревателя
Определяем основные конструктивные данные и размеры аппарата. Количество трубок в одном ходе найдём по формуле (1-11[7]):
,(5.9)
Общая длина трубок равна
(5.10)
Число ходов z равно
(5.11)
Принимаем z = 4.
Шаг между трубами принимаем равным
(5.12)
Принимаем к установке аппарат ПСВ-45-7-15.
Для определения диаметра корпуса аппарата необходимо найти размеры трубной решётки; поскольку аппарат 4-х ходовой, необходимо предусмотреть место для перегородок и анкерных болтов и в каждом ходе разместить 114/2=57 трубок. Всего трубок 57•4 = 228 шт.
Нормальным расположением трубок считаем размещение центров трубок на трубной доске по углам равносторонних треугольников. По количеству трубок z = 228 шт, определяем диаметр D/, на котором располагаются крайние трубки, выраженный через шаг S между трубками.
(5.13)
Находим внутренний диаметр корпуса по формуле:
(5.14)
где dнар - наружный диаметр трубки,
k - кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом, который принимаем равным 10 мм.
D0=660 + 20 + 20 = 700 мм = 0,7 м.
Определим размеры водяных и парового штуцеров. Эти размеры определяют обычно по скорости для воды и конденсата, равной 1 - 2 м/с, и для па