Расчет охладителя конденсата пара (стр. 1 из 12)

Министерство образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Факультет промышленной энергетики, III-2

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Курсовой проект по курсу:

«Тепломассобменное оборудование предприятий»

Расчет охладителя конденсата пара

Архангельск 2007

1. Краткое описание конструкции аппарата

Установка охладителя конденсата греющего пара какого-либо подогревателя, приводит к уменьшению количества отбираемого из турбины пара на этот подогреватель и соответствующему увеличению расхода пара из отбора с меньшим давлением. Это несколько увеличивает тепловую экономичность установки. С другой стороны, увеличивается стоимость устанавливаемого оборудования. Таким образом, определение поверхности нагрева охладителя (минимальной разности температур теплообменивающихся сред), как, впрочем, и поверхности нагрева собственно подогревателя, является технико-экономической задачей.

Охладители конденсата предназначены так же для уменьшения вскипания в трубопроводах (за регулирующим клапаном), по которым конденсат подогревателя более высокого давления перепускается в подогреватель с более низким давлением.

Охладители конденсата чаще всего устанавливаются по ходу обогреваемой воды перед подогревателем, конденсат греющего пара которого в нём охлаждается. В ряде случаев через охладитель дренажа пропускают не весь поток питательной воды; при этом другая часть байпасируется через перепускную диафрагму, сопротивление которой рассчитывается по необходимому расходу.

Горизонтальные кожухотрубчатые конденсаторы имеют широкое применение, особенно в установках средней и крупной производительности.

Схема теплообменного аппарата приведена на рисунке 1.1. горизонтальный, двухходовой по конденсату пара и воды на ХВО. Движение потоков в охладителе применяется противоточное. Конденсата движется в межтрубном пространстве, вода на ХВО-в трубном.

Горячий агент (конденсат) поступает в обечайку (1) через входной патрубок (9) и заполняет межтрубное пространство. Выводится конденсата через выходной патрубок(10).Вода на ХВО входит в водяную камеру (4) через входной патрубок (7), проходит по теплообменным трубкам (3), совершает поворот и возвращается обратно в водяную камеру и выводится через выходной патрубок (8).Необходимое число ходов в аппарате создаётся за счёт перегородки в водяной камере (6) и перегородки в межтрубном пространстве (5).

2. Расчет недостающих параметров в аппарате

Определяем теплофизические свойства теплоносителей по их средним температурам.

Средняя температура греющего теплоносителя:

;

где

^oC находим по таблице 12 [1] при Р=0,4 МПа;

^oC,

^oC.

Средняя температура нагреваемого теплоносителя:

;

где

^oC;

^oC,

^oC.

По таблице 11 [1] определяем теплофизические свойства теплоносителей и сводим их в таблицу 1.

Таблица 1. Теплофизические свойства теплоносителей

Средняя температура, t, ^oC	Плотность, ρ, кг/м³	Теплоемкость, C_p, кДж/(кг K)	Коэффициент теплопроводности, λ10², Вт/(мК)	Коэффициент кинематической вязкости, ν10⁶, м²/с	Число Прандтля, Pr
Греющий теплоноситель	106,81	953,96	4, 229	68,4	0,28	1,66
Нагреваемый теплоноситель	20	998,2	4,183	59,9	1,006	7,02

Недостающие параметры определяем из уравнения теплового баланса:

где Q – тепловая нагрузка аппарата (тепловая производительность), кВт;

G₁- расход греющего теплоносителя (конденсат пара), кг/с;

G₂ – расход нагреваемого теплоносителя (вода на ХВО), кг/с;

- теплоемкости греющего и нагреваемого теплоносителей соответственно, взятые по средним температурам, кДж/(кг K);

- температуры на входе и выходе из аппарата греющего теплоносителя соответственно, ^oC;

- температуры на входе и выходе из аппарата нагреваемого теплоносителя соответственно, ^oC;

- коэффициент удержания теплоты изоляцией;

так как теплоносители не изменяют своё агрегатное состояние, то уравнение теплового баланса оставляем в вышеприведенной форме. Определяем тепловую нагрузку аппарата, используя правую часть уравнения теплового баланса:

где

^oC,

принимаем равным 0,98,

Определяем расход греющего теплоносителя, используя левую часть уравнения теплового баланса:

где

^oC,

Определяем среднелогарифмическую разность температур:

где

- наибольшая и наименьшая разница температур.

^oC

из этих двух значений выбираем наибольшее и наименьшее

^oC

Определяем температуру стенки

^oC

по этой температуре определяем Pr_ст=2,851 по таблице 11 [1].

3. Сравнение поверхностей теплообмена по энергетическим характеристикам

Необходимо выбрать оптимальную поверхность теплообмена из гладких труб (

;

) и труб с кольцевыми выступами (d/D=0,94; t/D=0,5 ст. 375 [2]).

Рисунок 2. Труба с кольцевыми выступами и гладкая труба

Расчет теплообменника с гладкими трубами.

Принимаем скорость нагреваемого теплоносителя

, равной 2 м/с.

Необходимое сечение канала

можно определить из уравнения сплошности:

где G₂ – расход греющего теплоносителя, кг/с;

-принятая скорость нагреваемого теплоносителя, м/с;

- плотность греющего теплоносителя, взятая по средней температуре, ^oC.

Тогда необходимое сечение канала будет:

где G₂=121,5 кг/с;

м/с;

кг/м³

м².