 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Элементные (секционные) теплообменники
Эти теплообменники состоят из последовательно соединенных элементов—секций. Сочетание нескольких элементов с малым числом труб соответствует принципу многоходового кожухотрубчатого аппарата работающего на наиболее выгодной схеме — противоточной. Элементные теплообменники эффективны в случае когда теплоносители движутся с соизмеримыми скоростями без изменения агрегатного состояния. Их также целесообразно применять при высоком давлении рабочих сред. Отсутствие перегородок снижает гидравлические сопротивления и уменьшает степень загрязнения межтрубного пространства.
Задание.
Спроектировать теплообменный аппарат для подогрева сетевой воды за счет передачи теплоты пара, отбираемого от турбины. Вода движется внутри латунных труб 19×1 со скоростью 2,1 м/с. Пар конденсируется на наружной поверхности труб. Конденсат на теплообменнике не переохлаждается. Число ходов по воде – 2. Давление пара 1,46 МПа, температура 197,4 °С. Температура воды на входе 120 °С, на выходе 170 °С, давление 2,2 МПа, расход 415 кг/с. Найти площадь поверхности теплообмена, высоту корпуса и перепад давлений для воды. Оценить влияние скорости движения воды.
Решение.
Среднеарифметическая температура воды:
При этой температуре физические свойства воды равны соответственно:
Количество передаваемой теплоты:
Рассчитаем расход греющего пара по следующей формуле:
Так как по заданию водяной пар на входе в теплообменник не является перегретым, а на выходе из него конденсат не переохлаждается, то разность энтальпий h1‘ - h1“ равна удельной теплоте конденсации r, кДж/кг. По /3/ находим r: При pн = 1,46 МПа и получаем r = 1951,34 кДж/кг. Расход греющего пара равен:
Для расчета коэффициента теплоотдачи к внешней поверхности трубки при конденсации пара необходимо знать температуру внешней поверхности стенки tс2 и высоту трубки. Так как значение этих величин неизвестно, то расчет проводим методом последовательных приближений:
В первом приближении задаемся:
Кроме того задаемся длиной трубок: L = 2 м. Приведенная длина трубки:
При ts = 197.4 °C по таблицам [1], находим: A = 122 1/(м °С) и B = 11,09 10-3 м/Вт. Тогда
Определяем коэффициент теплоотдачи к воде: Число Рейнольдса для потока воды:
Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для воды по формуле, в которой, учитывая, что коэффициент теплоотдачи со стороны воды намного больше коэффициента теплоотдачи со стороны пара и, следовательно, температура стенки трубы близка к температуре воды, полагаем
Коэффициент теплопередачи:
Средняя плотность теплового потока:
Площадь поверхности нагрева:
Определим количество труб в одном ходе по формуле:
Получим:
Определим общую длину труб в теплообменнике по формуле:
где: dср = 0,5× (d 1 + d 2 ) = 0,5×(0,019 + 0,017 ) = 0,018 м. Получим:
Общее число трубок равно: N = n × b = 946×2 = 1892 штуки. Определим расчетный диаметр корпуса по формуле:
где S, м – шаг между трубками, для расположения трубок в трубной решетке по вершинам равностороннего треугольника: S = 1,4×d2 = 1,4×0,019 = 0,0266 м, Ψ=0.9 – Коэффициент заполнения трубной решетки. Получим:
Выбираем теплообменник по /4/:
Площадь теплообмена F=470 м2 Внутренний диаметр кожуха D = 1360 мм Длина труб l = 9000 мм Число ходов b = 2 Площадь проходного сечения одного хода по трубам 0,033 м2.
Оценим влияние скорости движения воды: 1. Увеличим скорость с 2,1 м/с до 4 м/с. Число Рейнольдса для потока воды:
Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для воды по формуле, в которой, учитывая, что коэффициент теплоотдачи со стороны воды намного больше коэффициента теплоотдачи со стороны пара и, следовательно, температура стенки трубы близка к температуре воды, полагаем
Коэффициент теплопередачи:
Средняя плотность теплового потока:
Площадь поверхности нагрева:
Определим количество труб в одном ходе по формуле:
Получим:
Определим общую длину труб в теплообменнике по формуле:
где: dср = 0,5× (d 1 + d 2 ) = 0,5×(0,019 + 0,017 ) = 0,018 м. Получим:
Вывод: С увеличением скорости увеличится коэффициент теплопредачи, уменьшится площадь поверхности теплообмена, и уменьшилась общая длина труб. 2. Снизим скорость с 2,1 м/с до 1 м/с. Число Рейнольдса для потока воды:
Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для воды по формуле, в которой, учитывая, что коэффициент теплоотдачи со стороны воды намного больше коэффициента теплоотдачи со стороны пара и, следовательно, температура стенки трубы близка к температуре воды, полагаем
Коэффициент теплопередачи:
Средняя плотность теплового потока:
Площадь поверхности нагрева:
Определим количество труб в одном ходе по формуле:
Получим:
Определим общую длину труб в теплообменнике по формуле:
где: dср = 0,5× (d 1 + d 2 ) = 0,5×(0,019 + 0,017 ) = 0,018 м. Получим:
Вывод: С уменьшением скорости снизится коэффициент теплоотдачи, увеличиться площадь поверхности теплообмена, и увеличиться общая длина труб. Гидравлический расчет сводится к определению потерь давления в теплообменнике. Потери давления определяются по следующей формуле:
где Dрт –потери на трение, Па, Dрм – местные потери, Па, Потери на трение рассчитываются по следующей формуле:
где lт – коэффициент трения, так как Re > 105 то рассчитаем коэффициент трения по формуле:
Для выбранного теплообменника критерий Рейнольдса равен:
Получим коэффициент трения:
Потери на тение равны:
Местные потери складываются из: 1. Так как теплообменник 4-ходовой, то имеем 3 поворотов на 1800 между секциями x=2.5 /4/. 2. Сопротивления входной и выходной камер x=1.5 /4/. 3. Вход в трубное пространство и выход из него x =1 /4/. Рассчитаем местные потери по формуле:
Получим:
Суммарные потери давления равны:
Ответ: Площадь поверхности теплообмена F=470 м2, высоту корпуса D = 1360 мм и перепад давлений для воды
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сборник задач по теплопередачи. Е. А. Краснощеков. А. С. Сукомел. 2. Промышленные тепломассообменные процессы и установки, под редакцией А.М. Бакластова, М.: Энергоатомиздат, 1986 г. 3. Л.И. Архипов, В.А. Горбенко и др., Сборник примеров и задач по тепломассообменным аппаратам и установкам, под редакацией А.Л. Ефимова, М.: Издательство МЭИ, 1997 г. 4. С.Л.Ривкин, А.А.Александров Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник, М.:Энергоатомиздат, 1984 г. 5. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник под редакцией В.А.Григорьева и В.М.Зорина, М.:Энергоатомиздат 1983 г.
|
:
.
.
.
.
,
.
.
.
.
.
.
.
