2.6. Тепловой расчет и подбор теплообменников

В качестве предварительного и разделительного теплообменни­ков применяются водоводяные секционные подогреватели [5]. Подогреватели изготавливают с длиной трубок 2000 и 4000 мм. Диаметр тру­бок составляет d_н/d_в =16/14 мм, материал - латунь. Подогревае­мую воду рекомендуется пропускать по трубкам, а греющую воду- по межтрубному пространству. При этом термические линейные удли­нения корпуса и трубок выравниваются, облегчается чистка трубок. Средняя скорость воды в межтрубном пространстве составляет w_мт= 0,5...2,5 м/с.

Задачей расчета является определение площади поверхности теплообмена F, выбор типоразмера секции подогревателя, расчет количества секций Z.

Исходные данные для расчета.

1. Тепловая нагрузка теплообменника Q.

2. Расход воды в трубном пространстве V_т.

3. Расход воды в межтрубном пространстве V_мт.

4. Температура воды в трубном пространстве на входе и выход из теплообменника t_т и t_т.

5. Температура воды в межтрубном пространстве на входе и выходе из теплообменника t_мт и t_мт.

Расчет выполняется как для предварительного, так и для разделительного теплообменников в следующей последо-вательности.

Для принятой скорости воды в межтрубном пространстве оцени­вается площадь проходного сечения межтрубного пространства

По порученному значению f_мт выбирается типоразмер подогревателя /табл. II Приложения/, для которого выписываются основные параметры: число трубок n_т, площадь поверхности нагрева секции F_с, внутренний диаметр корпуса D_в, площадь проходного сечения трубок f_т и межтрубного пространства f_мт. Эти размеры используются в дальнейших расчетах.

Скорость воды в трубках и между трубками

.

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства

.

Средняя температура воды в трубках и между трубками

,

.

Коэффициенты теплоотдачи на поверхностях стенок в трубном и межтрубном пространствах

,

В этих формулах _т и _мт измеряются в Вт /(м²К), w_т и w_мт - в м/с, d_в и d_э - в м, и - в ⁰С.

Коэффициент теплопередачи

,

где - коэффициент, учитывающий снижение коэффициента теплопередачи из-за наличия накипи и загрязнения поверхности трубок, принимается =0,8; - толщина стенки трубки, =0,5(d_н-d_в); - коэффициент теплопроводности материала стенок трубок, для латуни принимается

=105 Вт /(мК).

Средний температурный напор

,

где t_б, t_м - большая и меньшая крайние разности температур между теплоносителями при противоточной схеме их движения.

Площадь поверхности нагрева подогревателя

.

Число секций подогревателя

.

2.7. Расчет и подбор градирен

Задачей расчета является определение площади фронтального сечения вентиляторной градирни, выбор ее конструкции и количест­ва секций, расчет количества градирен.

Исходные данные для расчета.

1. Город, для которого проектируется система водоснабжения.

2. Температура охлажденной оборотной воды t_ох.

3. Температура теплой оборотной воды t_нп.

4. Расход оборотной воды на градирни V_г.

Для подбора градирен необходимо вначале определить расчет­ные параметры атмосферного воздуха [6]. Средняя температура воздуха для наиболее жарких суток в данной местности

t_р=t_ж+0,25t_макс,

где t_ж - среднемесячная температура воздуха в самый жаркий месяц; t_макс- средняя максимальная температура в самый жаркий месяц.

Значения t_ж, t_макс, а также относительной влажности возду­ха самого жаркого месяца _ж, берутся из табл. III Приложения. С по­мощью H, d- диаграммы влажного воздуха по температуре t_ж и отно­сительной влажности _ж определяется влагосодержание воздуха d_ж. Состояние воздуха для наиболее жарких суток находится по температуре t_p и полученному значению d_ж. Для этого состояния воздуха определяется температура мокрого термометра t_м, которая является теоретическим пределом охлаждения воды в градирне.

Коэффициент эффективности градирни

.

Для вентиляторных градирен _г= 0,75...0,85.

Удельная тепловая нагрузка на единицу площади фронтального сечения градирни

,

где g_F - удельная гидравлическая нагрузка, отнесенная к площади фронтального сечения градирни, для вентиляторных градирен в номинальном режиме работы q_F = 1,5...2,8кг/(м²с).

Тепловой поток, отводимый от воды в градирнях,

Необходимая суммарная площадь фронтального сечения градирен

По полученному значению F и табл. IV Приложения выбирается конструкция, марка или количество секций градирни, площадь фрон­тального сечения F_ф, массовый расход воды G_г и рассчитывается число градирен

Удельная гидравлическая нагрузка выбранных градирен в расчетном режиме

Полученное значение целесообразно сравнить со значением удельный гидравлической нагрузки выбранной градирни в номинальном режиме