Расчет поверхностного пароводяного камерного подогревателя

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«ТОМСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

ИДЗ №  1

РАСЧЁТ  ПОВЕРХНОСТНОГО ПАРОВОДЯНОГО КАМЕРНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Вариант № 2 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Томск 2009

      Произвести  конструкторский расчет поверхностного пароводяного камерного подогревателя по следующим исходным данным: греющий пар входит с давлением Р_п и температурой t_п; вода имеет недогрев q и нагревается на величину Dt при давлении Р_в. Известен расход одного из теплоносителей: пара G_п или воды G_в. Трубки с наружным диаметром d_н и толщиной стенки S. Коэффициент теплопроводности металла трубок принять 104÷106 Вт/(м×град). Количество коллекторов в подогревателе N_кол.

      Определить: недостающие расход и параметры теплоносителя; коэффициент теплопередачи подогревателя К; поверхность теплообмена F; число ходов воды Z; число N и длину L трубок; число витков N_вит и наружный диаметр D_н спирали. Диаметр d_кол и высоту H_кол коллектора. Внутренний диаметр корпуса подогревателя D^к_вн. Диаметры патрубков всех подводимых и отводимых потоков теплоносителей.

Исходные данные к задаче:

 

1.Тепловой расчет

Температура насыщения в подогревателе  .

Температура воды на выходе из подогревателя  .

Температура воды на входе в подогреватель  .

Средняя температура воды в трубках  .

Параметры нагреваемой воды по [1] как  : – удельный объем; – коэффициент динамической вязкости; – коэффициент теплопроводности; – критерий Прандтля. Коэффициент кинематической вязкости . 

 

 

Средний температурный напор  , где – больший температурный напор; – меньший температурный напор.

Энтальпии пара и воды в кДж/кг: пара на входе  в подогреватель  ; конденсата пара на выходе из подогревателя ; воды на выходе из подогревателя ; воды на входе в подогреватель .

Из уравнения  теплового баланса подогревателя  определяем тепловой поток и неизвестный расход.

Внутренний  диаметр труб .

Число труб определяется следующим образом. Принимаем  скорость воды в трубах

.Также принимаем число ходов воды Расчетное число труб в одном ходе воды .

Общее число  трубок в подогревателе 

Критерий  Рейнольдса для воды  .

Критерий  Нуссельта при  > 10⁴  .

Принимаем поправку на длину трубы  с дальнейшим уточнением. Коэффициент теплоотдачи от трубок к воде где поправка на спиральность труб .

По температуре  насыщения определяем для конденсата: u_к =1,05*10^-3 м³/кг – удельный объем в; – коэффициент динамической вязкости; – коэффициент теплопроводности в ; – число Прандтля; – удельную теплоту парообразования в коэффициент кинематической вязкости .

Принимаем коэффициент теплопередачи  .

Удельный тепловой поток  .

Число Рейнольдса , где Hа – активная длина труб, принять 0,4÷1,2 м,  

Коэффициент теплопередачи  , где – средний диаметр трубки в м; – коэффициент теплопроводности материала трубок в ;

R_загр – термическое сопротивление загрязнений трубок, принять м²×К/Вт.

Принимаем

Площадь поверхности теплообмена   

2.Конструирование  подогревателя

      Длина трубки . м Z=4 

Отношение   входит в заданный предел  =       

      Диаметр трубного пучка

Расчетный диаметр патрубков подвода и отвода теплоносителей 

     Принимаем скорость для пара: 40м/с

      ; выбираем стандартный диаметр по справочнику

Уточняем 

     

     Принимаем ,т.к. входит в приделы диапазона скорости пара.

     Принимаем скорость для конденсата: 1м/с

;

 Уточняем

выбираем даметр по справочнику    

     Принимаем ,т.к. входит в приделы диапазона скорости конденсата.

     Принимаем скорость для воды: 3м/с

; выбираем диаметр по справочнику

Уточняем 

     Принимаем ,т.к. входит в приделы диапазона скорости воды.