ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Циркуляционные насосы 2 страница
Для расчета коэффициентов теплоотдачи необходимо знать средние температуры теплоносителей. Они неизвестны, поэтому задаемся конечной температурой нагреваемой воды °С. Тогда конечная температура сетевой воды, согласно уравнению теплового баланса
где кДж/(кг·К) – теплоемкость воды, а – коэффициент, учитывающий наличие потерь теплоты в окружающую среду, будет равна, °С:
Так как , среднюю температуру сетевой воды принимаем равной среднеарифметической, °С:
Средняя температура нагреваемой воды, °С:
Коэффициент теплоотдачи от сетевой воды к стенке при
получается, Вт/(м2·К):
Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой воде при
получается, Вт/(м2·К):
Коэффициент теплопередачи с учетом поправочного коэффициента на загрязнение поверхности отложениями (вместо поправочного коэффициента можно было бы учесть влияние загрязнений с помощью их термических сопротивлений и , т.е. так же, как в примере 1.1.) Эффективность при .
Тепловая мощность теплообменника, кВт:
Температура сетевой воды на выходе из аппарата, °С:
Проверяем среднюю температуру греющего носителя, °С:
Отличие полученного значения от ранее принятого не превышает 2 %:
поэтому уточнять ранее выполненные расчеты нет необходимости. Температура нагреваемой воды на выходе из аппарата, °С:
Пример 1.3. Как изменяется тепловая мощность и конечные температуры теплоносителей в теплообменнике «жидкость-жидкость» из примера расчета 1.1, если размеры его поверхности нагрева сократить в два раза путем соответствующего уменьшения длины труб? Исходные данные для расчета: кг/ч; м2; кг/ч; °С; кДж/(кг·К); кДж/(кг·К); °С; число ходов в трубном пространстве , в межтрубном – более четырех. В первом приближении принимаем, что коэффициент теплопередачи остается прежним, т.е. Вт/(м2·К). Согласно данным (см. прил. 10) для выбранной схемы течения, являющейся комбинацией двух поперечно-противоточных и двух поперечно-прямоточных схем с большим числом перегородок, принимаем характеристику схемы тока равной . Тогда эффективность теплообменника по нагреваемому потоку может быть рассчитана по формуле:
где
Тепловая мощность, кВт:
Таким образом, мощность уменьшилась в
Конечные температуры теплоносителей, °С:
Проверка принятого в расчете значения коэффициента теплопередачи. Средние температуры теплоносителей, °С:
Теплофизические свойства конденсата при °С: кг/м3; кДж/(кг·К); Вт/(м·К); ; м2/с.
Коэффициент теплоотдачи при
получается, Вт/(м2·К):
Теплофизические свойства конденсата при °С: кг/м3; кДж/(кг·К); Вт/(м·К); ; м2/с.
Коэффициент теплоотдачи при
получается, Вт/(м2·К):
Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К):
Отличие от ранее принятого значения коэффициента теплопередачи:
поэтому расчет можно считать законченным.
Пример 1.4. Выполнить проверку теплового расчета пароводяного подогревателя для условий примера 2.2 из [8] с использованием метода эффективности. Исходные данные для расчета: м2; м2; кг/с; °С; кг/с; °С (пар насыщенный , переохлаждение отсутствует), схема движения теплоносителей – комбинация прямоточно-противоточной и противоточно-прямоточной (). Теплообменник вертикальный. Пар конденсируется на вертикальных трубах, вода проходит внутри труб, число ходов в трубном пространстве . Коэффициент теплопередачи Вт/(м2·К). Решение. Число единиц переноса:
Тепловая мощность, Вт:
Конечные температуры теплоносителей, °С:
Полученные значения тепловой мощности и конечной температуры воды практически совпадают со значениями, заданными в примере 2.2 из [8].
Пример 1.5. Спроектировать аппарат для охлаждения керосина атмосферным воздухом. Исходные данные: расход керосина кг/ч; его температуры на входе °С и на выходе из аппарата °С, давление 0,1 МПа. Температура воздуха до аппарата °С, за аппаратом °С. Для решения поставленной задачи выбираем аппарат воздушного охлаждения (АВО) с поверхностью охлаждения из биметаллических труб с накатными ребрами из дюралюминия (АДIМ) со стальной несущей трубой (Ст. 10) мм и осевым вентилятором. Геометрические размеры труб: наружный диаметр неоребренной части трубы мм; наружный диаметр оребрения мм; высота ребра мм; мм; мм; мм – его толщины: средняя, у основания и вершины; мм – шаг оребрения. Активная длина оребренных труб мм. Размещение труб в пучке шахматное с поперечным и продольными шагами мм; мм. Диагональный шаг мм. Секции шестиходовые (по потоку керосина) с количеством труб в ходах: и т.д., всего 141 труба в секции. Количество продольных рядов труб ; количество поперечных рядов труб . Количество секций . Теплофизические свойства керосина при средней температуре, °С:
кДж/(кг·К); кг/м3; Вт/(м·К); ; м2/с.
Теплофизические свойства воздуха (см. прил. 5) при средней температуре, °С:
и давлении 760 мм рт. ст.:
кДж/(кг·К); кг/м3; Вт/(м·К); м2/с. При нормальных условиях ( °С, мм рт. ст.): кг/м3; м2/с. Скорость керосина в трубах при последовательном включении секций, м/с:
Полученное значение скорости лежит в допустимых пределах (0,5–3,0 м/с). Фронтальное сечение секции по воздуху с учетом поджатия потока боковыми стенками корпуса (учитывается введением поправочного коэффициента 0,978), м2:
Расход воздуха через аппарат, м/с:
Коэффициент загромождения сечения оребренными трубами:
Скорость воздуха в узком сечении, м/с:
Полученное значение скорости соответствует допустимым значениям (3–15 м/с). Требуемая тепловая мощность аппарата, кВт:
Средний температурный напор, °С:
где при
Геометрические характеристики оребренной поверхности: число ребер на 1 м длины трубы:
площадь поверхности торцов ребер на 1 м длины трубы, м2/м:
площадь боковой поверхности ребер на 1 м длины трубы, м2/м:
площадь поверхности ребер на 1 м длины трубы, м2/м:
площадь межреберных участков поверхности трубы на 1 м её длины, м2/м:
полная наружная поверхность оребренной трубы на 1 м её длины, м2/м:
характерная длина ребристой трубы в поперечном потоке воздуха, мм:
коэффициент оребрения:
коэффициент теплоотдачи керосина при числе Рейнольдса
получается, Вт/(м2·К):
где при и – число Прандтля керосина при температуре стенки на внутренней поверхности трубы, которую в первом приближении примем равной, °С,
Конвективный коэффициент теплоотдачи воздуха (нужно рассчитать по формуле из приложения 12 и сравнить с результатом, полученным по использованной здесь формуле) при
получается, Вт/(м2·К):
Эффективность ребер при
Выбираем по номограмме (рис. 2.22. [8]) . Коэффициент неравномерности теплоотдачи по высоте ребра:
Приведенный коэффициент теплоотдачи воздуха, Вт/(м2·К):
Коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной площади поверхности оребренной трубы, Вт/(м2·К):
где ; ; и – толщины стальной трубы и алюминиевой оболочки у основания ребер; – площадь поверхности в зоне контакта двух металлов ; мм; – контактное термическое сопротивление. (м2·К/Вт).
Расчетная площадь поверхности теплообмена, м2:
Установленная площадь поверхности при длине труб 4 м, количество секций и количество труб в секции , м2:
Коэффициент запаса поверхности:
Уточнение температуры внутренней поверхности труб, °С:
Отличие полученного значения от ранее принятого равно 1,3 °С, поэтому уточнять расчет нет необходимости. Рекомендуемый коэффициент запаса поверхности теплообменника 1,15–1,25, поэтому вместо шестирядных секций попробуем использовать четырехрядные. В этом случае установленная площадь поверхности, м2:
Коэффициент теплоотдачи керосина увеличится (вследствие роста скорости керосина в раза) в раза.
Коэффициент теплопередачи составит, Вт/(м2·К):
Тогда расчетная площадь поверхности теплообмена составит, м2:
Коэффициент запаса поверхности:
Уточнение температуры внутренней поверхности труб, °С: Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|