Расчет водо-водяного теплообменника

Рассчитываемая величина

обозначение

Ед.измерения

Обоснование или расчетная формула

Расчет

Исходные данные

1.тепловая нагрузка

Q

кВт

По заданию

900

2.температура греющей воды на входе в подогревателе

t₁'

°С

То же

140

3.температура греющей воды на выходе из подогревателя

t₁''

°С

То же

80

4.температура нагреваемой воды на входе в подогреватель

t₂'

°С

То же

40

5.темперетура нагреваемой воды на выходе из подогревателя

t₂''

°С

То же

100

6.средняя температура греющей воды

t_1ср

°С

0,5(t₁'+ t₁'')

110

7.средняя температура нагреваемой воды

t_2ср

°С

0,5(t₂'+ t₂'')

70

8. теплофизические характеристики греющей воды

ρ₁

кг/м³

По таблице

951

λ₁

Вт/м°С

По таблице

0,684

ν₁

м²/с

По таблице

0,000000272

Pr₁

-

По таблице

1,60

Cp₁

кДж/кг°К

По таблице

4,233

9.теплофизические характеристики нагреваемой воды

ρ₂

кг/м³

По таблице

977,8

λ₂

Вт/м°С

По таблице

0,668

ν₂

м²/с

По таблице

0,000000415

Pr₂

-

По таблице

2,55

Cp₂

кДж/кг°К

По таблице

4,187

10. средняя температура стенки трубок

t_wср

°С

0,5(t_1ср+ t_2ср )

90

11.значение критерия Прандтля для воды

Pr_w

-

По таблице

1,95

12.скорость движения воды в трубках

W₂

м/с

От 0,5 до 3 м/с

1

13.внутренний диаметр трубок

d_вн

м

-

0,014

14.наружный диаметр трубок

d_н

м

-

0,016

15.средний диаметр трубок

d_ср

м

0,5(d_н + d_вн)

0,015

16.толщина трубок

δ

м

0,5(d_н - d_вн)

0,001

17.коэффициент теплопроводности материала трубок

λ

Вт/м°К

В зависимости от материала

105

18.Коэффициент удержания тепла

η

-

По рекомендации

0,98

19.коэффициент загрязнения

β

-

По таблице

0,7

Конструкторский расчет

1.расход греющей воды

G₁

кг/с

Q/Cp₁(t₁'- t₁'') η

3,61

2.расход нагреваемой воды

G₂

кг/с

Q/Cp₂(t₂''- t₂')

3,58

3.среднелогарифмический температурный напор

Δt_cр

°С

[(t₁'- t₂'')- (t₁''- t₂')]/

ln[(t₁'- t₂'')/(t₁''- t₂')]

40

4.площадь проходного сечения трубок

f_тр

м²

G₂/ ρ₂ W₂

0,0037

5.скорость движения воды в трубках

w₂'

м/с

G₂/ ρ₂ f_тр'

1,25

6.технические характеристики стандартного подогревателя

f_тр'

м²

по таблице

0,00293

f_мп

м²

-

0,005

z

шт

-

19

Д_в

м

-

0,106

L

м

-

2 или 4

7.скорость движения воды в межтрубном пространстве

w₁

м/с

G₁/ ρ₁ f_мп

0,76

8.эквивалентный диаметр для межтрубного пространства

d_э

м

4 f_мп /π(Д_в+d_нz)

0,015

9.значение числа Рейнольдса для греющей воды

Re₁

-

w₁d_э/ν₁

39118

10.значение числа Рейнольдса для нагреваемой воды

Re₂

-

w₂ 'd_вн/ν₂

42169

11.значение числа Нуссельта для греющей воды

Nu₁

-

0,021Re₁^0,8Pr₁^0,43(Pr₁ / Pr_w)^0,25

115,46

12.значение числа Нуссельта для нагреваемой воды

Nu₂

-

0,021Re₂^0,8Pr₂^0,43(Pr₂ / Pr_w)^0,25

168,3

13.коэффициент теплоотдачи снаружи трубок

α₁

Вт/м²°С

Nu₁ λ₁ /d_э

5272,7

14.коэффициент теплоотдачи внутри трубок

α₂

Вт/м²°С

Nu₂ λ₂ /d_вн

8030,3

15.коэффициент теплопередичи

k

Вт/м²°С

β /(1/ α₁+ δ/ λ +1/ α₂)

2162,4

16.расчетная поверхность нагрева теплообменного аппарата

F_p

м²

Q*10³/kΔt_ср

10,4

17.длина хода воды в трубках

L_тр

м

F_р/π d_срz

11,62

18.число секций

n

шт

L_тр/L

11,62/4=2,9

Принимаем 3 секции по 4 м

19.поверхность нагрева аппарата

F

м²

π d_срzLn

10,7

Поверочный расчет

1.водяной эквивалент первичного теплоносителя

кВт/К

Cp₁G₁

15,28

2.водяной эквивалент вторичного теплоносителя

кВт/К

Cp₂G₂

14,99

3.число единиц переноса тепла

NTU

-

kF/ w_min*10³

1,54

4.отношение водяных эквивалентов

w_min/ w_max

-

-

0,98

5.эффективность водо-водяного теплообменника

ε

-

по формуле (21)

0,61

6.тепловая нагрузка

Q'

кВт

ε w_min(t₁'- t₂')

914,4

7.значение температур теплоносителей на выходе из теплообменника

t₁''

t₂''

°С

t₁'-Q'/w₁

t₂'+Q'/w₂

80

101