Методичка тепломассообмен_

Рис. 4.3. Схема движения теплоносителей в одноходовом теплообменнике

Действительная длина теплообменного аппарата увеличивается до стандартной длины теплообменника близкого типоразмера, выпускаемого промышленностью [10].

По результатам расчетов выполняется эскизный чертеж секции теплообменника (рис. 4.1.) на листе формата А3.

5. РАСЧЕТ ИЗОЛЯЦИИ

Цели расчета:

1) определить значение коэффициента теплопроводности материала изоляции, чтобы при любой ее толщине тепловые потери с 1 м изолированного трубопровода не превышали потери с 1 м оголенного

трубопровода λизол, Вт/мК; 2) определить потерю теплоты с 1 м трубопровода, покрытого

теплоизоляцией qизол, Вт/м;

3) рассчитать толщину изоляции, чтобы потери с 1 м изолированного трубопровода не превышали нормируемых значений.

21

Порядок выполнения расчетов

1. По известному внешнему диаметру корпуса секции теплообменника DK = d2 (рис. 5.1) определяется критический диаметр изоляции из условия:

dкр.из. ≤ DK,

(5.1)

где DK, м – внешний диаметр корпуса теплообменника.

Рис. 5.1. Теплопередача через двухслойную цилиндрическую стенку

2. Критический диаметр изоляции, в свою очередь определяется зависимостью:

d	кр.из.	=	2λиз		, м,	. (5.2)
			α	2

где α2 = 11,6 Вт/м2К – коэффициент теплоотдачи с поверхности изоляции к окружающему воздуху помещения;

λиз, Вт/м К – коэффициент теплопроводности изоляции.

3. Коэффициент теплопроводности материала, пригодного для изоляции теплообменника, определится соотношением:

λ ≤	α	2 dкр.из.	, Вт/мК.	(5.3)
из		2

Потеря теплоты с 1 м изолированного корпуса теплообменника (см. рис. 5.1) определится уравнением:

ql =α2πDk (tст3 −tв), Вт/м,

(5.4)

где tст3 = 45 °С – температура на поверхности изоляции [6]; tв = 18 °С – температура воздуха внутри помещения.

22

Тогда с учетом (5.4) определяется внешний диаметр изоляции dиз по уравнению:

ql	=	π(tст2 −tст3 )				, Вт/м,	(5.5)
	1			ln	dиз
			2λиз		d2

где tст3 = 45 °С; tст2 =tж' 2 +2 tж" 2 °С; d2 = Dk, м.

Из уравнения (5.5) определяется толщина изоляции:

δиз =	dиз −d2	, м.	(5.6)
2

Данная толщина изоляции является минимальной для соблюдения условия (5.2) и обеспечения нормируемых теплопотерь.

23

Приложение 1

Коэффициент теплопроводности λ строительных и теплоизоляционных материалов, Вт/мК

	Материал	λ	Материал	λ
	Асбест	0,087 + 0,00024t	Кирпич шамотный	1,44
	Бетон с каменным	1,28	Совелитовые плиты	0,07 – 0,00019t
	щебнем
	Шлакобетон	0,7	Минеральная вата	0,06
	Вата	0,042	Торфоплиты	0,046 + 0,00014t
	хлопчатобумажная
	Гипс	0,43	Асботермит	0,109 + 0,000146t
	Глина огнеупорная	1,04	Пенодиатомитовый	0,08
			кирпич
	Гравий	0,36	Минеральный	0,07
			войлок
	Дерево	0,2	Кирпич красный	0,7
	Пенополистирол	0,052	Пенопласт ПХВ-1	0,06
			Плиты из резольно-
	Пенополиуретан	0,05	формальдегидного	0,052
			пенопласта

24

Приложение 2

Физические свойства воды на линии насыщения

t	P·10−5	ρ	i	Cp	λ·102	α·108	μ·106	ν·106	β·104	δ·104	Pr
°С	Па	кг/м3	кДж/кг	кДж/кг·К	Вт/м·К	м2/с	Па·с	м2/с	1/к	н/м	–
0	1,013	999,9	0	4,212	55,1	13,1	1788	1,789	-0,63	756,4	13,67
10	1,013	999,7	42,04	4,191	57,4	13,7	1306	1,306	0,70	741,6	9,52
20	1,013	998,2	83,91	4,183	59,9	14,3	1004	1,006	1,82	726,9	7,02
30	1,013	995,7	125,7	4,174	61,8	14,9	801,5	0,805	3,21	712,2	5,42
40	1,013	992,2	167,5	4,174	63,5	15,3	653,3	0,659	3,87	696,5	4,31
50	1,013	988,1	209,3	4,174	64,8	15,7	549,4	0,556	4,49	676,9	3,54
60	1,013	983,2	251,1	4,179	65,9	16,0	469,9	0,478	5,11	662,2	2,98
70	1,013	977,8	293,0	4,187	66,8	16,3	406,1	0,415	5,70	643,5	2,55
80	1,013	971,8	334,9	4,195	67,4	16,6	355,1	0,365	6,32	625,9	2,21
90	1,013	965,3	377,0	4,208	68,0	16,8	314,9	0,326	6,95	607,2	1,95
100	1,013	958,4	419,1	4,220	68,3	16,9	282,5	0,295	7,52	588,6	1,75
110	1,43	951,0	461,4	4,233	68,5	17,0	259,0	0,272	8,08	569,0	1,60
120	1,98	943,1	503,7	4,250	68,6	17,1	237,4	0,252	8,64	548,4	1,47
130	2,70	934,8	546,4	4,266	68,6	17,2	217,8	0,233	9,19	528,8	1,36
140	3,61	926,1	589,1	4,287	68,5	17,2	201,1	0,217	9,72	507,2	1,26
150	4,76	917,0	632,2	4,313	68,4	17,3	186,4	0,203	10,3	486,6	1,17
160	6,18	907,4	675,4	4,346	68,3	17,3	173,6	0,191	10,7	466,0	1,10
170	7,92	897,3	719,3	4,380	67,9	17,3	162,8	0,181	11,3	443,4	1,05
180	10,03	886,9	763,3	4,417	67,4	17,2	158,0	0,173	11,9	422,8	1,00

Приложение 3

Физические свойства водяного пара на линии насыщения

t	P·10−5	ρ″	i″	r	Cp	λ·102	α·106	μ·106	ν·106	Pr
°С	Па	кг/м3	кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг·К	Вт/м·К	м2/с	Па·с	м2/с	–
100	1,013	0,598	2675,9	2256,8	2,135	2,372	18,58	11,97	20,02	1,08
110	1,43	0,826	2691,4	2230,0	2,177	2,489	13,83	12,46	15,07	1,09
120	1,98	1,121	2706,5	2202,8	2,206	2,593	10,50	12,85	11,46	1,09
130	2,70	1,496	2720,7	2174,3	2,257	2,686	7,972	13,24	8,85	1,11
140	3,61	1,966	2734,1	2145,0	2,315	2,791	6,130	13,54	6,89	1,12
150	4,76	2,547	2746,7	2114,4	2,395	2,884	4,728	13,93	5,47	1,16
160	6,18	3,258	2758,0	2082,6	2,479	3,012	3,722	14,32	4,3	1,18
170	7,92	4,122	2768,9	2049,5	2,538	3,128	2,939	14,72	3,57	1,12
180	10,03	5,157	2778,5	2015,2	2,709	3,268	2,339	15,11	2,93	1,25
190	12,55	6,394	2786,4	1978,8	2,856	3,419	1,872	15,50	2,44	1,30
200	15,55	7,862	2793,1	1940,7	3,023	3,547	1,492	15,99	2,03	1,36

26

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. –

М. : Энергия, 1981.

2.Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. –

М. : Энергия, 1975. – 280 с.

3.Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.-Л. : Машиностроение, 1967.

4.Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М. : Энергия, 1980. – 424 с.

5.Лебедев П.Д., Щукин Л.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. – М. : Энергия, 1983.

6.СНиП 2.04.14–88*. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. – М. : Госстрой России, 1998 .– 28 с.

7.Манюк В.И., Каплинский Я.И., Манюк А.И., Ильин В.К. Налад-

ка и эксплуатация водяных тепловых сетей. – М. : Стройиздат, 1988. – 432 с.

8.ГОСТ 8732–78*. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. – М., 2003.

9.ГОСТ 27590–2005. Подогреватели кожухотрубные водо-водя- ные систем теплоснабжения.

10.ГОСТ 28679–90. Подогреватели пароводяные систем теплоснабжения. – М.: Стандартинформ, 2005.

27

СОДЕРЖАНИЕ

Общие указания………………………………………………..……….	3
1. Исходные данные…………………………………………..………..	3
1.1. Характеристика аппарата…………………………………..…..	3
1.2. Параметры греющей среды……………………………..……...	3
1.3. Параметры нагреваемой среды………………………..……….	4
2. Расчет конвективных теплообменных аппаратов………..………..	4
2.1. Основные уравнения теплового расчета……………………….	5
2.2. Расчет геометрических параметров конвективного
теплообменного аппарата………..……………………………..	6
3. Расчет теплообмена…………………………………………..……...	9
3.1. Определение коэффициента теплоотдачи греющей среды
к внутренней поверхности труб трубного пучка……………..	9
3.2. Расчет площади теплообмена и числа секций аппарата..……	11
4. Расчет горизонтального пароводяного теплообменника..…….…..	14
4.1. Уравнения теплового баланса…………………………..……...	15
4.2. Расчет трубного пучка………………………………..………...	16
4.3. Расчет коэффициента теплоотдачи от стенок трубного
пучка к жидкости……………………………………..………...	18
4.4. Теплоотдача при конденсации пара на поверхности
трубного пучка……………..……………………………………	19
5. Расчет изоляции…………………………………………..………….	21
Приложение 1……………………………………………..……………	24
Приложение 2…………………………………………..………………	25
Приложение 3…………………………………………..………………	26
Библиографический список…………………………..………………..	27

28

Учебное издание

ТЕПЛОМАССООБМЕН

Методические указания

Составители: Захаров Геннадий Александрович Цыганкова Ксения Васильевна Еськин Антон Андреевич

Редактор В.В. Прищепа Компьютерная верстка М.Н. Евсеенко Дизайнер Е.В. Журавлёва

Подписано в печать 18.01.2012. Формат 60х84/16.

Усл. печ. л. 1,86. Уч.-изд. л. 1,73.

Тираж 100 экз. Заказ .

Издательство Дальневосточного федерального университета. 690950, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27.

Отпечатано в типографии Издательско-полиграфического комплекса ДВФУ.

29

Для заметок

30