enter"> , Вт/м².

   Аналогично  предыдущему строим прямую полученной зависимости  , проходящую через начало координат.

   7) Складывая ординаты четырех кривых, строим суммарную кривую тепловых перепадов. Из точки на оси ординат, соответствующей °С проводим кривую, параллельную оси абсцисс, до пересечения ее с суммарной кривой. Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим значение Вт/м². 

     

   8) Определяем коэффициент теплопередачи по формуле

     

, Вт/(м² К).

   9) Поверхность нагрева теплообменника:

     

, м².

   10) Определяем рабочую длину трубок:

     

, м.

   11) Определяем полную длину трубок:

     

, м,

   где - количество перегородок в межтрубном пространстве. Принимаем шт.;

    - толщина перегородок. Принимаем =6 мм;

    - толщина трубной доски.

, мм.

   12) Расстояние от края сегментной перегородки до корпуса аппарата

, мм 

   13) Определяем гидравлические потери в подогревателе.

   

      а) Коэффициент гидравлического трения для гладких латунных труб определяем по формуле:

, 

    где: - число Рейнольдса: ,

    где: - коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

   По  таблицам Ривкина в зависимости  от t_в = 72,5 °С определяем  динамический коэффициент вязкости Па×с:

, м²/с.

   Потерю  давления в подогревателе определяем с учетом дополнительных потерь от шероховатости в результате загрязнения труб, по табл.5 и потерь от местных сопротивлений по табл. 6. 
 
 
 
 
 
 

   

   

   Для условий проектируемого теплообменника коэффициенты местных сопротивлений имеют следующие значения:

   Вход  в камеру  1×1,5

   Вход  в трубки  1×2

   Выход из трубок  1×2

   Поворот на 180°  1×2,5

   Выход из камеры  1×1,5

   Итого:    9,5

   Потеря  давления в подогревателе с учетом загрязнения латунных труб (см. табл. 5)

,кПа.

   Гидравлическое  сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству, как правило, не определяется, так как его величина вследствие небольших скоростей пара (до 10 м/с) очень мала. 

   14) Выполняем чертеж вертикального пароводяного подогревателя в соответствии с прототипом и аналогичными конструкциями горизонтальных подогревателей. 

   15) Заносим основные характеристики аппарата заносим в сводную таблицу.

 

РАСЧЕТ  ГОРИЗОНТАЛЬНОГО  ПАРОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

 

Исходные  данные:

   Произвести  тепловой, конструктивный и гидравлический расчет горизонтального пароводяного подогревателя. Исходные данные принять те же, что и в предыдущем примере.

Расчет

 

   1) При одинаковых исходных данных  значения массовых и объемных  расходов теплоносителей, среднеарифметической разности температур, числа трубок в подогревателе и скорости воды в трубках получаются равными рассчитанным ранее:

, кг/с;  , кг/с;  , м³/с;

, ^оС;  , шт.;  , м/с. 

   2) Определяем в первом приближении  средние температуры воды и  стенки:

, °С;

,°С. 

   3) Режим течения пленки конденсата  определяем по приведенной длине  трубки (число Григулля) для горизонтального подогревателя, равной:

,

    , следовательно, режим течения пленки ламинарный,

    где т - приведенное число трубок в вертикальном ряду,

    здесь: - общее число трубок, шт.;

- максимальное число трубок  в вертикальном ряду  =6 шт. ;

- температурный множитель принимаем  по табл. 4, =56,1 1/(м К). 

   4) Коэффициент теплоотдачи от пара  к стенке на горизонтальных трубах может быть определен по преобразованной формуле Д.А. Лабунцова:

 Вт/(м² К)

    где - температурный коэффициент,

 

    5) Определяем коэффициент теплоотдачи  от стенки к воде. Режим движения жидкости в трубках турбулентный, так как:

   

. 

   Коэффициент теплоотдачи при турбулентном движении воды внутри трубок при  :

, Вт/(м²×К). 

   6) Расчетный коэффициент теплопередачи

, Вт/(м²×К). 

   7) Уточненное значение температуры  стенки трубок:

     

°С 

   Поскольку уточненное значение мало отличается от принятого для предварительного расчета, то пересчет величины не требуется. 

    16) Определяем расчетную поверхность  нагрева:

,м² 

   Ориентируясь  на полученную величину поверхности  нагрева и на заданный в условии  диаметр латунных трубок, выбираем по табл. 10 приложения пароводяной подогреватель типа: ПП1-53-7-II подогреватель пароводяной с эллиптическими днищами, поверхность теплообмена 53,9 м² (при диаметре трубок в пучке 20х1 мм) рабочим (избыточным) давлением в корпусе 0,7 МПа, двухходовой по нагреваемой среде. Число трубок поверхности нагрева N =392 шт. 

    17) Уточним скорость течения воды  в трубках подогревателя:

, м/с, 

    где - определяем по табл. 11 приложения.

 

    18) Определяем гидравлические потери  в подогревателе:

      

    а) Коэффициент гидравлического трения для гладких латунных труб по формуле:

 

    где:

 

    б) Сумма коэффициентов местных  сопротивлений для двухходового подогревателя

 

    в) Потеря давления в подогревателе:

,кПа

    где -длина трубок подогревателя по табл. 12 приложения, =3 м;

- коэффициент, учитывающий  загрязнение внутренних поверхностей  трубок, =1,3 (см. табл. 5). 

    19) Выполняем габаритный чертеж  подогревателя.

    20) Заносим основные характеристики  аппарата в сводную таблицу 

Сводная таблица результатов

сравнительных расчетов теплообменников

Таблица 1

 

 

РАСЧЕТ  НА ПРОЧНОСТЬ КОРПУСА  ВЕРТИКАЛЬНОГО ПАРОВОДЯНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

 

    Расчет  корпуса аппарата. Исполнительная толщина ( ) стенки цилиндрической обечайки корпуса, работающего под внутренним давлением , определяется по зависимости

     

     

    где - расчетное давление, МПа;

          - внутренний диаметр корпуса аппарата, м;

           - расчетный коэффициент прочности сварного шва;

           - допускаемое напряжение, МПа;

            - прибавка к толщине стенки, м. 

     принимаем равной 10 мм.

    Затем определяется максимально допустимое избыточное рабочее давление среды  в подогревателе.

, МПа,

    где фактическая толщина стенки корпуса, м. 

    При поверочном расчете определяется действующее  напряжение 

      

, МПа.                        
Приложение А 

Библиографический список

1. Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки: Учебник для студентов технических вузов. – 2-е изд., переработ.- М. Энергия, 1972. – 320 с.
2. Шестаков И.В., Шемпелев А.Г. Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов. Методические указания к курсовому проектированию.
3. Лебедев И.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1970. – 403 с.
4. Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем – 2-е изд. перераб. – М.: Энергоатом издат, 1986. - 320 с.
5. Шестаков И.В. Теплообменные аппараты и основы моделирования тепловых устройств. Учебное пособие. ВятГТУ, Киров,1997.
6. Пакет программ "WaterSteamPro", предназначенный для вычислений теплофизических свойств воды и водяного пара в широком диапазоне исходных данных (Copyright © Александров А.А., Очков А.В., Очков В.Ф., Орлов К.А., Московский энергетический институт, 1999 – 2006).