водяної насиченої пари:
Q пр = D r;
Q расх = 1,05 пѓ— G пѓ— с (t 2 - t 1 ) (4)
де D - витрата гріючої пари, кг/с;
r - теплота пароутворення (конденсації), Дж/кг;
1,05 - коефіцієнт враховує втрати тепла в розмірі 5%;
G = V пѓ— пЃІ - масова витрата води, кг/с;
V - об'ємна витрата води, м 3 /с;
пЃІ - щільність води, кг/м 3 ;
t 1 , t 2 - початкова і кінцева температура води, 0 С;
с - середня питома теплоємність води, Дж/(кг пѓ— К).
Прирівнюючи праві частини рівнянь (4), визначаємо D:
(5)
Визначення середньої рушійної сили процесу теплопередачі t ср
Для багатоходового теплообмінника має місце змішаний струм руху теплоносія. У розрахунковій практиці рекомендується визначати середню різниця температур, так само як при противотоке, а потім вводити поправку в вигляді коефіцієнта.
У разі конденсації пари на трубах розрахунок буде однаковий як для прямотока, так і для протитоку, а значення коефіцієнта пЃҐ можна прийняти рівним 1.
Для визначення пЃ„ t ср знаходимо пЃ„ t max , пЃ„ t min , їх ставлення і пЃ„ t ср по середньоарифметичної або по среднелогаріфміческая формулами (6) або (7).
Для нашого випадку гарячий теплоносій не змінює своєї температури, т. к. процес тепловіддачі йде при конденсації пари при t до .
Розрахунок площі поверхні теплообмінника
Визначимо орієнтовну площу теплообмінника за формулою
В
Кількість теплоти знайдемо з формули 4
Q = D В· r = 2,65 В· 2150000 = 5,7 В· 10 6 Вт
Орієнтовний коефіцієнт теплопередачі візьмемо як середнє значення (див. п. 1) (800 + 3500)/2 = 2150 Вт/(м 2 В· К), тоді
м 2 .
Визначимо кількість труб на один хід
, (8)
де n - число труб на один хід, N - загальна кількість труб, z - число ходів, d вн - внутрішній діаметр труб (у кожухотрубних теплообмінниках зазвичай застосовують труби діаметрами 20? 2 і 25? 2 мм, тому n знаходять для обох діаметрів), Rе - число Рейнольдса, G - масова витрата води, кг/с.
Число Рейнольдса Re характеризує співвідношення між силами інерції і силами тертя.
, (при d = 20? 2 мм); (9)
, (при d = 25? 2 мм).
Тоді
,
.
Значення n округлюються до найближчого меншого цілого.
За значенням F ор з таблиці 4 вибираємо стандартний теплообмінник з близькою бoльшей площею і близьким значенням n:
можливі 2 варіанти: 1) одноходовой теплообмінник площею 34 м 2 з числом труб 181 при діаметрі труб 20? 2 мм, 2) одноходовой теплообмінник площею 35 м 2 з числом труб 111 при діаметрі 25? 2 мм. При практично однаковій площі число труб на один хід у другому варіанті більш близько до розрахункового значенням, тому приймаємо другий варіант.
Технічні характеристики теплообмінника:
діаметр кожуха D = 400 мм,
діаметр труб d = 25? 2 мм,
число ходів z = 1,
загальне число труб N = 111,
площа поверхні теплообміну F = 35 м 2 ,
довжина (висота) труб H = 4 м.
Уточнений розрахунок поверхні теплообмінника
Розраховуємо коефіцієнт пЃЎ 1 з боку гріє пара для випадку конденсації на пучку n вертикальних труб висотою Н:
пѓ— пѓ— = 2,04 пѓ— = 2,04 пѓ— = 6765 Вт/(м 2 пѓ— К), (10)
тут r фізичні параметри конденсату при температурі плівки конденсату t до , Н - висота нагрівальних труб, м; пЃ„ t - перепад температур між гріючий парою і стінками труб (приймаємо в межах 3 ... 8 0 С).
Значення функції А t для води при температурі конденсації пари
Температура конденсації пари t до , 0 С
100
110
120
140
160
180
А t
6960
7100
7240
7340
7490
7520
Про правильність розрахунків судять, зіставляючи отримане значення пЃЎ 1 і його граничні величини, які наведені в п. 1.
Розрахуємо коефіцієнт тепловіддачі О± 2 в...
