2 Тепловой расчёт пг

Целью данной главы является составление общего и поэлементного теплового баланса ПГ, определение числа труб ПГ, построение T-Q диаграммы, расчёт коэффициентов теплопередачи, площади поверхности теплообмена и длин трубок.

Для начала составим тепловой баланс ПГ. Мы получим:

Энтальпия воды на входе и выходе из ПГ [4]:

I_вх = f( P₁,T_вх ) = f(15,4, 324) = 1480,2 кДж/кг; (1)

I_вых = f( P₁,T_вых ) = f(15,4, 291) = 1289,7 кДж/кг; (2)

Расход теплоносителя [4]:

Определение паропроизводительности:

Сначала определим энтальпии рабочего тела на входе и выходе из ПГ[4]:

t_s = f ( P₂ ) = f (6,6) = 282^oC; (4)

i_вх = f( P₂, t_пв ) = f( 6,6 , 217) = 931,3кДж/кг ; (5)

i_вых = f( P₂, t_s ) = f( 6,6, 282 ) = 2776,4 кДж/кг ; (6)

i’ = f ( P₂ ) = f (5,6 ) = 1246,8 кДж/кг ; (7)

(8)

На этом заканчивается расчёт теплового баланса ПГ и начинается определение числа труб ПГ. Для начала необходимо выбрать три скорости теплоносителя в трубках, чтобы в дальнейшем выбрать их трёх вариантов оптимальный и продолжить расчёт на его основе.

Выбор скорости теплоносителя в ПГ остаётся на выбор конструктора, единственное условие – w₁ =(2 6) м/с.

Для своего расчёта я выбрал следующие скорости:

Средняя плотность теплоносителя в трубках [4]:

Живое сечение для прохода теплоносителя [4]:

Внутренний диаметр трубки [4]:

Число труб поверхности нагрева [4]:

Тепловая мощность экономайзерного участка [4]:

Тепловая мощность испарительного участка [4]:

Проводим проверку, чтобы удостовериться, что тепловой баланс рассчитан верно:

Расчёт проведен верно.

Далее строим T-Q диаграмму, чтобы определить среднелогарифмический температурный напор.

График 1. T-Q диаграмма

Для определения площади теплопередающей поверхности необходимо найти коэффициенты теплопередачи на испарительном участке для каждой скорости ( экономайзерный участок не рассматриваем, так как он пренебрежимо мал).

Сначала найдём коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя.

Число Рейнольдса для теплоносителя [4]:

Число Нуссельта для теплоносителя [4]:

где ;

Коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя [4]:

Для определения коэффициента теплоотдачи со стороны рабочего тела воспользуемся формулой для кипения в большом объёме и при помощи графического метода определим расчётную удельную тепловую нагрузку.

Таблица 1 ­– Определение удельной тепловой нагрузки графическим способом

	w12 м/с					w2=4 м/с					w3=6 м/с
qзад·105, Вт/м2К	1	3	6	9	1		3	6	9	1		3	6	9
Kисп, Вт/м2К	5021	5918	6291	6451	5745		6950	7470	7697	6068		7428	8025	8353
qрасч(0)·105, Вт/м2К	1,07	1,26	1,35	1,38	1,23		1,5	1,6	1,65	1,3		1,6	1,7	1,8
qрасч·105, Вт/м2К	1,07					1,3					1,4

Коэффициент теплоотдачи при кипении в большом объёме [4]:

Необходимо ввести поправку на движение кипящей среды [4]:

Определение окончательной расчётной удельной тепловой нагрузки приведено в Приложении А.

Пример расчёта приведён для скорости w₁=2 м/с.

Коэффициент теплопередачи [4]:

Теперь необходимо определить расчётную удельную тепловую нагрузку через средний температурный напор и коэффициент теплопередачи[4]:

Зададим дополнительно .

(25)

Отсюда на основе Приложения А графическим способом находим окончательную удельную тепловую нагрузку. Получим

На этом пример расчёта окончен.

Теперь мы можем найти суммарную величину поверхности нагрева [4]:

С учетом образования отложений [4]:

По известной величине поверхности нагрева и диаметру труб определяют длину труб [4]:

На этом тепловой расчёт ПГ окончен. Окончательные значения для каждой скорости представлены в Таблице 2.

Таблица 2 – Результаты теплового расчёта ПГ

	w1 = 2 м/с	w1 = 4 м/с	w1 = 6 м/с
Iвх , кДж/кг	1480,2
Iвых , кДж/кг	1289,7
G1 , кг/с	3930
ts , OC	282
iвх , кДж/кг	931,3
iвых , кДж/кг	2776,4
D , кг/с	406
ρcр , кг/м3	709,9
Fжс , м2	2,8	1,4	0,9
nтр	21132	10566	6792
Δtлог, ОС	21,4
Re*105	2,15	4,32	6,47
Nu	405	708	978
α1 , Вт/(м2К)	17057	29818	41189
qрасч , Вт/м2	1,07·105	1,3·105	1,4·105
αБО , Вт/(м2К)	54825	89064	118295
αБО , Вт/(м2К)	38378	62345	82807
HΣ , м2	7009	5769	5357
HПГ , м2	8246	6787	6302
l , м	8,6	14,1	19,7

Вывод: В результате теплового расчёта я получила начальные геометрические параметры ПГ, на основе которых будет рассчитана компоновка трубного пучка. Все длины трубок удовлетворяют допустимым величинам, следовательно основой для выбора рационального варианта ПГ будет гидравлический расчёт.