Расчет пароводяного теплообменника

Рассчитываемая величина

Обозначение

Ед.измерния

Обоснование или расчетная формула

Расчет

Исходные данные

1.тепловая нагрузка

Q

кВт

по заданию

900

2.давление насыщенного пара

p

мПа

-

0,2

3.степень сухости пара

x

-

-

0,88

4.температура нагреваемой воды на входе в подогреватель

t₂'

°С

-

40

5. температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя

t₂''

°С

-

100

6.теплота парообразования

r

кДж/кг

по таблице

2202

7.температура пара

t₁

°С

-

120,23

8.средняя температура нагреваемой воды

t_2ср

°С

0,5(t₂'+ t₂'')

70

9.средняя температура стенки трубок

t_wср

°С

0,5(t₁+ t_2ср)

95

10.теплофизические характеристики воды

ρ₂

кг/м³

по таблице

977,8

λ₂

Вт/мК

-

0,668

ν₂

м²/с

-

0,000000415

Pr₂

-

-

2,55

Cp₂

кДж/кгК

-

4,187

11.значение критерия Прандтля для воды

Pr_w

-

-

1,85

12.средняя температура пленки конденсата

t_m

°С

0,5(t₁ + t_wср)

108

13.плотность конденсата

ρ

кг/м³

по таблице

952,5

14.коэффициент теплопроводности конденсата

λ

Вт/м°С

-

0,69

15.коэффициент кинематической вязкости конденсата

ν

м²/с

-

0,000000275

16.внутренний диаметр трубок

d_вн

м

-

0,014

17.наружный диаметр трубок

d_н

м

-

0,016

18.средний диаметр трубок

d_ср

м

-

0,015

19.толщина трубок

δ

м

-

0,001

20.коэффициент теплопроводности материала трубок

λ

Вт/м°С

в зависимости от материала

105

21.скорость движения воды в трубках

w₂

м/с

от 0,5 до 3 м/с

1

22.коэффициент удеожания тепла

η

-

по рекомендации

0,98

23.коэффициент загрязнения

β

-

по табл.1

0,80

Конструкторский расчет

1.расход пара

G₁

кг/с

Q/rxη

0,474

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'')]

43,59

4.коэффициент теплопередачи

k

Вт/м²К

по рекомендации

2800

5.число трубок в одном ходе

n₀

шт

4 G₂/ π d²_внρ₂w₂

24

6.длина одноходового теплообменника

L_тр

м

Q*10³ /kΔt_срπd_cр n₀

6,52

7.число ходов воды в аппарате

n

-

если L_тр <8м;n=2

если L_тр >8м;n=4

2

8.общее число трубок в корпусе

z

шт

n* n₀

48

9.значение числа Рейнольдса для воды

Re₂

-

w₂ d_вн/ν₂

33735

10.значение числа Нуссельта

Nu₂

-

0,021Re₂^0,8Pr₂^0,43(Pr₂ / Pr_w)^0,25

170

11.коэффициент теплоотдачи внутри трубок

α₂

Вт/м²°С

Nu₂ λ₂ /d_вн

8111

12.приведенное число трубок в вертикальном ряду

m_ср

шт

√z

7

13.выражение

∑ε_i

-

по рис.3

7,78

14.поправочный коэффициент

у

-

∑ε_i/ m_ср

1,11

15.коэффициент теплоотдачи от одиночной трубы

Вт/м²К

11310

16.коэффициент теплоотдачи от пучка труб

α₁

Вт/м²К

α₁* у

12554

17.коэфициент теплопередачи

k

Вт/м²°С

β /(1/ α₁+ δ/ λ +1/ α₂)

3765

18.расчетная поверхность нагрева теплообменного аппарата

F_p

м²

Q*10³/kΔt_ср

5,48

19.уточненное значение температуры стенки

t_wср^у

°С

(t₁α₁+ t_2срα₂)/ (α₁+α₂ )

100,5

20.технические характеристики стандартного теплообменного аппарата

m'

шт

по таблице

8,5

F_т

м²

-

6,3

f_тр'

м²

-

0,0052

z

шт

-

68

l

м

-

2

21.уточненное значение скорости движения воды в трубах

w₂'

м/с

G₂/ ρ₂ f_тр'

0,7

22.уточненное значение критерия Рейнольдса

Re₂'

-

w₂' d_вн/ν₂

23614

23.уточненные значения коэффициентов теплоотдачи

α₂'

Вт/ м²°С

α₂ (w₂'/ w₂)^0,8

6098

α₁'

Вт/ м²°С

α₁ у'/у

12554

24.уточненне значение коэффициента теплопередачи

k'

Вт/м²°С

β /(1/ α₁'+ δ/ λ +1/ α₂')

3160

25.расчетная поверхность нагрева пароводяного теплообменного аппарата

F_p'

м²

Q*10³/k'Δt_ср

6,53

поверочный расчет

1.водяной эквивалент воды

w₂

кВт/К

Cp₂G₂

15

2.число единиц переноса тепла

NTU

-

k'F/ w₂*10³

1,32

3.эффективность пароводяного теплообменника

ε

-

1- e^-NTU

0,73

4.тепловая нагрузка

Q'

кВт

ε w₂ (t₂''- t₂')

878

5.температура воды на выходе из теплообменника

t₂''

t₂'- Q'/ w₂

98,53