Фетисов сделанная

11

Министерство образования и науки Российской Федерации

Казанский Государственный Энергетический Университет

Расчет теплообменного аппарата Вариант 15

Выполнил ст. гр: ЭХПм-1-13 Сулейманова Л.Р. Проверил: Фетисов Л. В.

Казань 2013

Введение В ходе выполнения работы студент должен ознакомиться с методиками построения температурных графиков тепловых сетей, определения тепловых потерь заданий и выбора водо-водяного теплообменника для теплового пункта. В исходных данных задаются объем, назначение здания и город. Основная цель методических указаний: - обобщить, углубить и закрепить теоретические знания студентов; - научить студентов применять полученные ими теоретические знания к решению конкретных задач.

Исходные данные для первой группы:

№	Назначение здания	Город	Количество зданий	Объем здания, тыс.	Температура °С
1	Цех металлических покрытий	Оренбург	5	150	130/65

1 Методические указания 1.1. Построение температурного графика

Город	Расчетная температура наружного воздуха, °С			Средняя температура отопительного периода °С
Оренбург	-28	-20	-6,8

1.2. Выбор Рабочих температур

- для производственных помещений с хорошей вентиляций ( точка Е на температурном графике) . Температура вторичного теплоносителя на выходе из отопительных устройств потребителя (на входе в подогреватель ЦТП ) соответствует точке G на рисунке 1. Приведенные значения температур вторичного теплоносителя соответствуют пиковому режиму. При потеплении наружного воздуха эти температуры падают и найти их можно по вспомогательному графику ( линии ЕС и GC ). 1.3 Определение тепловых потерь зданий. Тепловые потери через огражения (стены, потолки, полы, окна, двери) рассчитываются по уравнениям теплопередачи отдельно от всех помещений, кВт:

При определении общих тепловых потерь здания надо просуммировать потери всех его помещений. Для ориетировочных расчетов можно пользоваться приближенными формулами. Тогда теплопотери через огражения, кВт:

где - удельные тепловые потери здания по табл. 1.3, кВт(

V - объем отдельного здания по наружному контуру, ;

- расчетная внутреняя температура по табл. 1.2,

- расчетная температура наружного воздуха для систем отопления по табл. 1.1,

При наличии вентиляции следует учитывать также тепловые потери с вентиляционным воздухом, кВт:

Здесь - удельные теплопотери с вентиляционным воздухом по табл. 1.3, кВт

(

- расчетная температура наружного воздуха для вентиляции, (в табл. 1.1 они приведены для пикового режима).

Так как F_Б<F_П , дальнейший расчет проводится в пиковом режиме .

Любой теплообменный аппарат можно рассчитать по двум уравнениям теплового баланса и теплопередачи:

где Q - теплота, переданная от горячего теплоносителя к холодному, кВт;

- массовые расходы теплоносителей, кг/c;

- массовые теплоемкости теплоносителей, кДж/(кгК);

- температуры горячего и холодного теплоносителей,

','' - вход и выход теплоносителя;

- КПД теплообменника

Объемные расходы теплоносителей:

где плотности воды и теплоемкости находятся по таблице 1.4 при средних температурах

Находим необходимое проходное сечение теплообменника по трубам,

Здесь w - скорость горячей воды, которая задается в первом приближении в диапазоне 0,5-2,5 м/c. При меньших значениях скорости снижается коэффициент теплопередачи, а при больших - значительно возрастает гидравлическое сопротивление теплообменника, а следовательно и мощность привода насоса.

По определенному приходоному сечению из табл. П.1 выбирается секция теплообменника, уточняется для нее скорости теплоносителей в трубах и межтрубном пространстве, м/с:

Типоразмер	Длина труб Lтр,м	Кол-во труб	Поверхность нагрева F,м^2	Проходное сечение,м^2			Эквивал. диаметр межтрубного простр., dмт,м
				труб, Fт	межтрубного пространства, Fмт
МВН-2050-33	2,046	109	9,93	0,0147	0,0308	0,0201

где , - реальные проходные сечения по трубам и межтрубному пространству для выбранной секции.

Определяются режимы движения теплоносителей:

Здесь w - скорости теплоносителей, м/с;

d - внутренний диаметр труб для горячей воды и эквивалентный диаметр межтрубного пространства из табл. П.1 - для холодной, м;

- коэффициенты кинематической вязкости теплоносителей из табл. 1.4 при их средних температурах,

- числа (критерии) подобия Рейнольдса для теплоносителей. Если то режимы движения теплоносителей турбулентные и для расчета коэффициентов теплоотдачи следует использовать уравнение подобия:

где Pr - число Прандтля теплоносителей из табл. 1.4 при их средних температурах;

- число Прандтля теплоносителей при температуре стенки труб, которая принимается в первом приближении, .

Находим коэффициенты конвективной теплопередачи, Вт/(

Учитывая малую толщину стальных труб и высокий коэффициент теплопроводности стали, коэффициент теплопередачи можно определить по формуле для плоских стенок, Вт/

где - коэффициенты конвективной теплоотдачи со сторон горячего и холодного теплоносителей, Вт/

- толщина труб теплообменника, м;

- коэффициент теплопроводности стенки труб, Вт/(мК);

- термическое сопротивление загрязнений с внутренней и наружной поверхностей труб, (

Затем находится в первом приближении необходимая поверхности теплообмена,

где средний температурный напор

Определяем количество секций теплообменника:

Задачей расчета является определение гидравлического сопротивления теплообменного аппарата по теплоносителям (потерь давления) и мощности привода насосов. Полное гидравлическое сопротивление складывается из потерь на трение и местных сопротивлений МПа:

Сопротивление трения определяется по формуле, МПа:

где L - полная длина канала, м;

d - внутренний диаметр труб для горячей воды и эквивалентный диаметр межтрубного пространства из табл. П.1 - для холодной, м;

- плотность теплоносителя при его средней температуре,

w - скорость воды, м/c;

- коэффициент сопротивления трения, который зависит от режима движения жидкости и шероховатости канала.

где - относительная шероховатость труб, а К - абсолютная, мм, которую можно выбрать из табл. 1.5

Местные потери обусловлены вихреобразованием в местах изменения сечения канала и других препятствий (вход, выход, поворот и др.) и могут быть определены по формуле, МПа:

Здесь - коэффициенты местных сопротивлений (табл. 1.6)

Коэффициенты местных сопротивлений

Вид препятствия
Вход в трубы
Выход из труб
Поворот на из одной секции в другую через колено
Вход в межтрубное пространство
Выход из межтрубного пространства
Переход из одной секции в другую

Полная длина канала для горячей воды и холодной воды (в межтрубном пространстве), м:

где размеры: - длина труб теплообменника из табл. П1., м; L и C смотрите обозначения на рис. 1.2, а их значения - в табл. П.2.

Мощность привода насоса определяется по уравнению, кВт:

Здесь V - объемный расход теплоносителя,

- КПД насоса.