Задача 2
Выполнить тепловой расчет пароводяного кожухотрубного теплообменника, предназначенного для нагрева G2, т/ч воды от температуры =10 С до температуры . Вода движется внутри латунных трубок диаметром (коэффициент теплопроводности латуни λ=85,5 Вт/(м·К)). Греющий теплоноситель - сухой насыщенный пар давлением Рн, МПа. Скорость движения воды принять w=1...2,5 м/с. Изобразить схему изменения температур теплоносителей по поверхности аппарата.
G2, т/ч=55=55000 кг/ч
PН, МПа=0,147=1,47*105 Па
=95
Поверхность теплообменного аппарата находят из уравнения теплопередачи где - коэффициент теплопередачи с учетом загрязнения трубок
Вт/м2К,
Теплоту Q определяют по уравнению теплового баланса для холодного теплоносителя.
Q = G2c2(t'2 - t"2)η=55*4,22*(10-95)*0.98= 23883,09 Вт
Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на вертикальной трубе определяется по формуле
где ;=120-86,25= 33,75
- средняя температура стенки трубы;
- температура насыщения, tH=f(P);
=0,5(120+0,5(10+95))=86,25
Физические параметры пленки конденсата выбирают по П. 10 приложения по средней температуре пленки tпл, tпл =0,5(tн+tc)=0.5(120+86.25)= 103,125; скрытую теплоту парообразования r - по температуре tн (прилож. П.11). В расчетную формулу r подставляют в Дж/кг. В первом приближении высоту трубы h задают 2 м.
Физические свойства воды на линии насыщения
t, °C |
P·105, Па |
ρ, кг/м3 |
h(П.В.), кДж/кг |
Ср, кДж/(кг°К) |
λ, Вт/(м·К) |
ν·106, м2/c |
Pr |
100 |
1,013 |
958,4 |
419,1 |
4,220 |
0,684 |
0,295 |
1,75 |
Физические свойства водяного пара на линии насыщения
t, °C |
P·105, Па |
ρ``, кг/м3 |
h``, кДж/кг |
r, кДж/кг |
λ·10-2, Вт/(м·К) |
ν·106, м2/c |
Pr |
120 |
1.98 |
1.121 |
2706.5 |
2202.8 |
2.593 |
11.46 |
1.09 |
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде определяют по критериальному уравнению для турбулентного режима движения воды в трубках
=0,021*(9.492*104)0,8*
*1,750,43*(1,75/2,25)0,25*1=240.617
Определяем режим течения воды в трубах
,=2*0,014/0,295*10-6=9.492*104
Поправочный коэффициент =1
=240,617*0,684/0,014=1176 Вт/м2
Физические параметры воды находят по П.10 приложения по средней температуре = 0.5(10+95)= 52,5 , - по температуре стенки tc =2,25. Скорость воды выбирают в заданном интервале.
t, °C |
P·105, Па |
ρ, кг/м3 |
h(П.В.), кДж/кг |
Ср, кДж/(кг°К) |
λ, Вт/(м·К) |
ν·106, м2/c |
Pr |
50 |
1,013 |
988,0 |
209,3 |
4,180 |
0,648 |
0,556 |
3,55 |
Температурный напор
=990,1
Поверхность теплообмена составит
м2
Число трубок в одном ходу
m округляют до десятков.
Выбрать число ходов z=4. тогда общее число труб в аппарате составит
n=mz.=50*4=200
Действительная высота труб =2,52/3,14*0,0155*200=0,258 м
Невязка расчета .=
При получении невязки более 30% необходимо изменить число ходов, скорость движения воды или высоту труб.
Диаметр трубной доски при расположении труб по вершинам равностороннего треугольника определить из соотношения
(31)
где t - шаг между трубками, t=(1.25...2.5)dн, n-общее количество труб в аппарате, - коэффициент заполнения трубной доски, для многоходовых аппаратов =0,6.
Почему внутреннюю энергию, энтальпию и энтропию рабочего тела называют параметрами или функциями состояния, а теплоту и работу функциями процесса?
В чем состоит различие между процессами испарения и кипения
Как изменяется теплота парообразования с увеличением давления? Как посчитать теплоту парообразования
Изобразите схему двухконтурной атомной теплоэнергетической установки и объясните принцип ее действия. В чем принципиальные отличия этой установки от обычных паросиловых установок?
1.