1. Визначаємо середній температурний напір:

1. Визначаємо середній температурний напір:

,

при прямотоці:

Dt_б = =130-42=88°С

де: - початкова температура теплоносія, що гріє;

- початкова температура теплоносія, що нагрівається;

Dt_м = = 90-82=8°С

°С

2. Визначаємо середню об'ємну витрату теплоносія, що гріє, при :

де: - густина теплоносія, що гріє при t_{ср 1}=110^оС, маємо: =951 кг/м³.

3. Визначаємо середню об'ємну витрату теплоносія, що нагрівається, при :

де: - густина теплоносія, що гріє при t_{ср 2}=62^оС, маємо: =983.1кг/м³.

4. Визначаємо кількість трубок в одній секції, приймаючи швидкість руху теплоносія υ₁=1,2 м/с:

Як відомо, для полегшення їхнього очищення від накипу, внутрішній діаметр повинен бути не менше 12 мм. Тому приймаємо остаточно (згідно завдання) d_вн=20 мм.

5. Знаходимо найближче конструктивне число трубок, яке дорівнює n=37 (при розташуванні трубок по концентричних колах).

Такій кількості трубок відповідає значення D’/S= 6

Приймаючи крок трубок S=1,4×d_з, маємо: S=1,4×0,022=0,03 м.

Звідки: D¢=6×S=6×0,03=0,18 м.

6. Визначаємо внутрішній діаметр корпусу апарата D, м:

D=D¢+d_з+2×k=0,18+0,022+2×0,008=0,218 м.

Приймаємо k=0,008 м.

7. Визначаємо площу поперечного перерізу корпусу:

8. Визначаємо площу поперечного перерізу, що зайнята трубками:

9. Визначаємо площу поперечного перерізу міжтрубного простору:

f_м.п=F₁–f_тр=0,037-0,014=0,023 м²

10. Визначаємо швидкість теплоносія, що нагрівається (який рухається у міжтрубному просторі):

11. Уточнюємо швидкість руху теплоносія, що гріє (який рухається по трубках), згідно вибраній кількості трубок, рівній 93:

, м/с

12. Визначаємо критерій Рейнольдса с тим, щоб мати змогу обчислювати коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія, що охолоджується (вода, що тече всередині трубок):

де: n_р1 - коефіцієнт кінематичної в’язкості теплоносія, що охолоджується при t_cр1 =110^оС; n_р1=0,272×10^-6 м²/с.

Оскільки Re_ж1>10000, то режим течії є турбулентним.

13. Оскільки режим течії є турбулентним, то коефіцієнт теплообміну між теплоносієм, що гріє, і внутрішньою поверхньою стінки, визначаємо таким чином:

де: Nu_p1 - критерій Нуссельта;

a₁ - коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м²×К);

λ_p1 - коефіцієнт теплопровідності теплоносія, що охолоджується при t_cр1 =110^оС, λ_p1 =68,55 10^–2 Вт/(м ×К);

Pr_p1 = n_р1/a_p - критерій Прандтля, при t_cр1 =110^оС, Pr_p1 =1,6;

a_p - коефіцієнт температуропровідності, м²/с;

- поправка, що враховує відношення довжини трубки l до її діаметру d_з, оскільки у теплообмінників l/d_з >50, то =1,0.

Звідки:

, Вт/(м²×К)

14. Визначаємо режим течії води у міжтрубному просторі:

де: при =62°C, v_p2 =0,478·10^-6 м²/с.

Діаметр міжтрубного простору можемо знайти таким чином:

Оскільки Re_р2>10000, то режим течії є турбулентним, і коефіцієнт теплообміну (a₂) між теплоносієм, що нагрівається, і зовнішньою стінкою трубки, визначаємо таким чином:

Вт/(м²×К)

де: коефіцієнт А, який є функцією температури та властивостей теплоносія при =62°C, А=2700.

16. Термічний опір, що враховує забруднення по обидві боки стінки трубки можна визначити:

(м² К)/Вт

17. Коефіцієнт тепловіддачі обчислюємо за формулою (20), Вт/(м² К):

18. Поверхню нагрівання визначаємо у такий спосіб:

19. Довжина трубок визначається у такий спосіб:

;

Отже, потрібно зробити підігрівник із двох секцій.

Активна довжина трубок у кожній секції дорівнює l = l /2=7/2=3,5 м, або округляючи, l=3,5 м.

20. Прийнявши швидкість теплоносія у штуцері рівною 1,5 м/с, одержуємо площу поперечного перерізу штуцера з такої формули:

;

Звідки

Приймаємо d_шт=91 мм.

За розрахунковими даними вибираємо типовий водо-водяний підігрівник типу МВН.

Варіант № 7

1. Теплоносій, що гріє – вода

2. Теплоносій, що нагрівається – вода

3. Схема руху – прямотечія

4. Теплова продуктивність апарату: Q=1.6 МДж/с

5. Температура води, що гріє:

- початкова: 130^оС

- кінцева: 90^оС

6. Температура води, що нагрівається:

- початкова: 42^оС

- кінцева: 82^оС

7. Поверхня нагрівання виконана з латунних трубок діаметром:

- внутрішній діаметр: d_вн = 20 мм

- зовнішній діаметр: d_з = 22 мм

8. Теплопровідність матеріалу трубок:

9. Товщина накипу з обох боків трубки: 0,18 мм

10. Теплопровідність накипу:

11. Коефіцієнт, що враховує втрату теплоти у навколишнє середовище:

0,98.

Міністерство освіти і науки України

Запорізька державна інженерна академія

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

З предмету: «Теплотехнічні процеси та установки»

Тема: «Розрахунок водо-водяного підігрівача»

Виконала: студ. гр. ТЕ 08-3з Каряка С.В.

Перевірив: ст. викл. Каюков Ю. М.

Дата добавления: 2015-08-28