9. Уточненное значение температуры стенок трубок

t_cт=[t_н альфа_п+t_в альфа_в]/(альфа_п+ альфа_в) =

= (142,9*6204+83,4*7258)/(6204+7258) =

= 65,905+44,96=111⁰C

где t_в – средняя температура нагреваемой воды (определена выше).

Ранее была в первом приближении определена температура стенки 113,15⁰С. Уточненное значение мало отличается от полученного ранее и расчет не повторяем.

10. Определяем необходимую поверхность теплообмена.

Из уравнения теплопередачи

F=Q/(к ∆t) = 1,1636*10⁶/(2281*59,5) = 8,57м²

11. По полученной поверхности теплообмена и по выбранной латунной трубке d14./d16мм выбираем пароводяной подогреватель горизонтального типа конструкции Я.С.Лаздана. (Рис.1 и Таблица №4, Приложение).

Поверхность теплообмена F=10,4м²; число ходов z=2, число трубок 172, каждая из трубок длиной 1200мм; площадь проходного сечения по воде f=0,0132м²; число рядов трубок, приведенное по вертикали m=12; число корпусов - 3. Основные размеры теплообменника привести на чертеже.

Проверяем, действительно ли выбранный т.о. имеет трубки d14/d16мм.

F=10,4м²=πd_нnℓ - наружная поверхность трубок;

d_н=F/ πnℓ=10,4/(π*172*1,2) = 0,01604м ≈ 16мм.

f = 0,0132м²= (πd_вн²/4)*(n/z) - внутренняя поверхность трубок;

d_вн=√4fz/nπ =2√0,0132*2/(172* π) = 0,1398м = 14мм.

Трубки у выбранного теплообменника такие же, как и выбранные в расчете; расчет коэффициента теплопередачи повторять нет необходимости. Длина хода воды равна L=ℓ*z=1200*2=2400мм.

12. Эскизный проект рассчитанного теплообменного аппарата привести на чертеже, используя рис.1 и таблицу№4 (Приложение).

7.1.2. Курсовая работа №2

Произвести тепловой расчёт секционного водоводяного подогревателя.

Производительность подогревателя Q = 1,1636МВт = 10⁶ккал/час. Температура нагреваемой воды на входе в подогреватель t₂¹=70⁰C, а на выходе –t₂¹¹=95⁰С. Влияние загрязнения поверхности нагрева подогревателя и снижения коэффициента теплопередачи при низких температурах воды учесть коэффициентом β=0,65.

Поверхность нагрева – стальные трубы (принять коэффициент теплопроводности стали равным λ ≈ 39ккал/м*час*К,) диаметром d_вн./d_н=14/16мм.

Температура греющей воды на входе t₁¹= 140⁰C; на выходе - t₁¹¹ = 80⁰C.

Скорость воды W_t в трубках принять по возможности близкой к W_т = 0,9м/c.

Для упрощения расчетов принять плотность воды ρ_в=1000кг/м³.^.

На основе расчетов выбрать аппарат, выпускаемый серийно.

Расчет секционного водоводяного подогревателя.

Конструкция теплообменника приведена на рис.3 (Приложение)

Принимаем: нагреваемая вода движется в межтрубном пространстве, а греющая вода движется внутри трубок; теплообменник противоточный.

1.1. Массовый и объёмный расходы воды в трубках

G_т=Q/c_р(t₁¹–t₁¹¹)=1,1636*10⁶/(4,187*(140-80)*10³) = 4,6317кг/c=16670кг/час (массовый расход греющей воды в трубках);

V_т = G/ρ = 16,67м³/час (объёмный расход греющей воды в трубках)

В этих уравнениях:

c_р – теплоёмкость воды;

ρ – плотность воды.

1.2. Массовый и объёмный расходы воды в межтрубном пространстве (уравнения для расчёта аналогичны уравнениям П.1.1).

G_мт=1,1636*10⁶/(4,187*10³_*(95-70)) = 11,116кг/c = 40000кг/час (массовый расход нагреваемой воды);

V_мт= G_мг./ρ= 40м³/час (объёмный расход нагреваемой воды);

1.3. Площадь проходного сечения трубок (по заданной скорости равной W_т = 1м/с).

f_t = V_т/(3600*W_т);

f_t=16,7/(3600*1)=0,00464м^2.

2. Выбираем водоводяной подогреватель МВН-2050-62 по данным таблиц №5 и №6 (Приложение) и по площади проходного сечения трубок - f_т=0,00464м².

По данным таблицы №6, при скорости движения воды 1м/c в трубках теплообменников МВН-2050-29 и МВН-2050-30 массовый расход греющей воды в трубках равен 27000/1,5=18000кг/час.

При такой же скорости движения воды в этих теплообменниках в межтрубном пространстве массовый расход нагреваемой воды равен 66000/1,5=44000кг/час.

Эти значения расходов воды и в трубках, и в межтрубном пространстве близки к расчетным расходам теплоносителей проектируемого теплообменника. Поэтому, для дальнейших расчетов принимаем геометрические параметры этих теплообменников. Примечание: теплообменники МВН-2050-29 и МВН-2050-30 отличаются только лишь своей длиной; характерные размеры, которые необходимы для тепловых расчетов у них одинаковые.

Согласно таблице 5, эти теплообменники имеют:

наружный диаметр корпуса равен d_вн = 168мм;

количество трубок равно n = 37;

площадь проходного сечения трубок равна f_т = 0,00507м²;

площадь проходного сечения между трубками (по сечению нормальному к оси трубок – вода движется параллельно трубкам в межтрубном пространстве) равна f_мт = 0,0122м²;

эквивалентный диаметр в межтрубном пространстве равен d_мт = 0,0212м.

Определяем внутренний диаметр трубок

f_т = n*πd_вн²/4;

d_вн = √4f_т/(nπ)= √0,00507*4/(37π) = 0,0132м = 13,2мм

Примем толщину трубок равной 1,4мм и тогда наружный диаметр трубок равен d_н=16 мм.

Определяем внутренний диаметр корпуса теплообменника.

f_мт= πD_вн²/4- n* πd_н²/4

D_вн=√(f_мт+nπd²_н/4)*4/π =

=√(0,0122+37*π*0,016²/4)*4/π =0,1581м ≈ 158мм