Задача 3.3. Определить тепловые потери 1 м одиночного изолированного паропровода, диаметр которого dH, уложенного бесканально в грунт на глубине h. Естественная температура грунта на уровне

Задача 3.3. Определить тепловые потери 1 м одиночного изолированного паропровода, диаметр которого d_H, уложенного бесканально в грунт на глубине h. Естественная температура грунта на уровне заложения трубы t_O, температура пара t_Т, а коэффициент теплопроводности грунта λ_ГР, изоляции λ_ИЗ, толщина изоляции δ_ИЗ (данные для расчета взять из табл. 3.2).

Таблица 3.2

dн, мм	t0, ^0С	tт,^0С	δиз, мм	λиз, Вт/(м˙К)	h, м	λГР, Вт/(м˙К)
				0,06	2,4	1,2

Решение:

Поскольку >2, то полное сопротивление равно:

R_н = R_из+R_гр

R_из = ln

d_из = d_н - 2 δ_из = 219+2*85 = 389 мм = 0,389 м

R_из = ln = * ln = 1,5246 м*К/Вт

R_гр = ln = * ln = 0,4254 м*К/Вт

R_н = R_из+R_гр = 1,5246 + 0,4254 = 1,9478 м*К/Вт

Удельные тепловые потери:

q = = = 89,3280 Вт/м

Задача 5.1. Определить требуемую поверхность теплообмена конденсатора и испарителя для теплообменника с промежуточным теплоносителем и расход охлаждаемой воды, если расход раствора, концентрация которого С, равен V₁, температура раствора на входе в аппарат t₁, коэффициент теплопередачи К, начальная температура воды, подаваемой в конденсатор, t_B1, температура насыщения промежуточного теплоносителя t_Н (данные для расчета взять в табл. 5.1).

tB1,	V1, м3/ч	t1,	К, Вт/(м2*К)	Растворенное вещество	tН,	С, %
				H2SO4

Решение:

Средняя температура кислоты в аппарате:

₁=1432 кг/м³

[4, табл. IV, методом интерполяции при 60%]

Тогда тепловая нагрузка аппарата:

Q = V_{1 1}с₁(t₁ - t₂)

С₁ = 1592

Q = V_{1 1}с₁(t₁ - t₂) = 55*1439*1592 (107-97)=0,35 МВт

Примем разность температур воды на входе и выходе из теплообменника t_B=10

Тогда требуемый расход воды:

G_в= = = 8,35 м³/ч

Средняя разность температур теплоносителей испарительной ступени:

t_ср = = = 66,9

Тогда требуемая поверхность теплообмена испарительной ступени:

F_исп = = = 7,47 м²

Средняя разность температур теплоносителей ступени конденсации:

t_ср = = 4,15°С

Тогда требуемая поверхность теплообмена ступени конденсации:

F_конд = = 11,9 м²

Задача 6.2. Определить основные характеристики трубчатого рекуператора для подогрева воздуха дымовыми газами, если расход дымовых газов V_Г, воздуха на подогрев V_Х Начальная и конечная температура воздуха t_Х1 и t_Х2, начальная температура дымовых газов t_Г1. Средние скорости дымовых газов и воздуха w_Г и w_Х. Содержание углекислого газа C_CO2, водяных паров C_H2O. Наружный диаметр труб d_Н = 57 мм, толщина стенки δ_ст = 3 мм. Плотность дымовых газов ρ_ДГ = 1,36 кг/нм³ (данные для расчета взять в табл. 6.5).

Табл. 6.5

tХ1, °С	tХ2, °С	VХ*10^-3,нм^3/ч	wХ, м/с	tГ1, °С	VГ*10^-3,нм^3/ч	wГ, м/с	CCO2,%	CH2O,%
						4,2	11,5	8,0

Решение:

Тепловой баланс охлаждения дымовых газов:

Q = V_ГC_г (t_г1- t_г2) = 1,05 V_ХC_x (t_х2- t_х1)

Путем раскрытия скобок находим t_г2.

t_г2 = 361°С

Тогда средняя температура дымовых газов:

t_г^ср = 480,5°С

Принимаем, что дымовые газы идут внутри труб, а воздух обтекает трубы снаружи, тогда эффективная толщина излучающего газового слоя:

S_эф = 0,9 (d_н - 2δ_ст) = 0,9 (0,057 – 2*0,003) = 0,0459 м

Парциальные давления газовых компонентов:

p_CO2 = Py_CO2 = 0,08 * 0,115 = 0,0092 МПа;

p_H2O = Py_H2O = 0,08*0,08 = 0,0064 Мпа;

p_CO2 S_эф = 0,0092*0,0459 = 0,0004228 Мпа*м;

p_H2O S_эф = 0,0064*0,0459 = 0,00029376 Мпа*м

По таблице 6.3(методом интерполяции) определяем при t_г^ср = 480,5°С,

_CO2 = 0,030215;

_H2O = 0,015045

Принимаем приближенно температуру стенки рекуператора как среднее арифметическое средних температур потоков:

t_ст = = 295,5°С

По таблице 6.2 находим М=60.

Тогда коэффициент лучеиспускания:

α_г^луч = 1,163*М ( _CO2+ _H2O) = 1,163*60(0,030215+0,015045)=3,1582428 Вт/(м²*К)

Re_дг =

d_э = d_Н - δ_ст = 0,057-0,003 = 0,054

V - находим по таблице 6.1 (методом интерполяции).

Re_дг = = = 3106,89, так как режим движения переходный, то по рис. 4.1 [4] находим = 9

Плотность газов при температуре 480,5°С

ρ = ρ_o = 1,36 = 0,925 кг/м³

Pr =

C и λ– находим по таблице 6,1 (методом интерполяции)

Pr = = = 0,326182

Nu = 9*3106,89^0,43 = 5.559433

Коэффициент теплоотдачи дымовых газов:

α_дг = α_дг^конв + α_дг^луч

α_дг^конв = = = 6,58103 Вт/ (м²*К)

α_дг = α_дг^конв + α_дг^луч =6,58103+ 3,1582428 = 9,739273 Вт/ (м²*К)

Плотность воздуха при температуре:

t_в = = 110

ρ = ρ_o = 1,293 = 0,92164 кг/м³

Pr =

C, V и λ– находим по таблице 6,1 (методом интерполяции)

Pr = = = 0,59336

α_в =

λ– находим по таблице 6,1 (методом интерполяции)

Re_в = = = 42249,7786

Nu_в = 0,021* ^Reв0,8*Pr^0,43 = 0,021*42249,7786^0,8*0,59336^0,43 = 84,21815

α_в = = = 51,13471 Вт/ (м²*К)

Коэффициент теплопередачи в рекуператоре:

K = = = 8,169622 Вт/ (м²*К)

Средняя разность температур:

t_ср =

t_б = 600 – 20=580

t_м = 361 – 200 = 161

t_ср = = = 326,9290

Необходимая поверхность теплопередачи:

F = = = 0,91655 м²

Задача 8.1. Определить годовую экономию теплоты при утилизации пара вторичного вскипания конденсата, если из теплообменника выходит G_к конденсата при давлении р₁ и поступает в сборник конденсата при давлении в сборнике р₂, а годовое число часов работы аппарата равно τ (данные для расчета взять из табл 8.1).

Таблица 8.1

Gк, кг/ч	р1, МПа	р2, МПа	τ, ч/год
	0,6	0,11

Решение:

Определим количество пара вторичного вскипания конденсата:

= 0,10581 пара/кг воды

р₁=0,6*9,81*10⁴=5,9 кг*с/см²

р₂=0,11*9,81*10⁴=1,07кг*с/см²

р₁=5,9 кг*с/см² і׳=664,88 кДж/кг (методом интерполяции)

р₂=1,1 кг*с/см² і׳=426,12 кДж/кг

r₂=2256,5 находим по таблице (методом интерполяции)

і״=2682 находим по таблице

Годовая экономия теплоты при утилизации пара вторичного вскипания конденсата:

=0,10581*7500*7200*2682=12,8*10⁶ МДж

Задача 9,2. Напорный водовод активной гидротурбины имеет длину L, диаметр d_B, шероховатость внутренней поверхности e. Определить мощность на валу турбины и скорость ее вращения. Значения расхода воды V, полного напора H_П, числа сопл n, коэффициента быстроходности χ и КПД η взять из условий контрольной задачи 9.1.

L, м	dB, м	e, мм	HП, м	V,м^3/с	n	χ	η
	1,5	7,5				0,11	0,85

Решение:

Мощность на валу турбины:

N = * η*Sp*

Sp = = = 1,76

N = * η*Sp* = * 0,85*1,76* = 10,724 кВт

Скорость вращения турбины:

ω = = = 24.26 м/с

^{Нр = Нп}

Дата добавления: 2015-08-29