Расчет пароводяного подогревателя (стр. 2 из 6)
толщина стенок трубок: dС Т =1 мм.
1.5 Определяем коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенки трубки к водe
, 
,где lж - коэффициент теплопроводности воды,
;(lв=0,653
),Nu - критерий Нуссельта для воды; (Nu=317,5),
dвн - внутренний диаметр трубок, м, ( dвн=0,027 м),
1.6 Определим режим течения воды в трубах
,где Re - критерий Рейнольдса; (Re=86400),
nв - коэффициент кинематической вязкости воды,
; (uв=0,5 10-6 ),
wв - скорость воды в трубках,
,(ωв=1,6),Re=
=86400Если Re >104, то режим течения - турбулентный. Критерий Нуссельта для турбулентного режима течения воды в трубках определяется по следующей формуле:
Nu ж = 0,023 Re 0,8 Рr 0,4 e/
где Рr - число Прандтля для воды; e - поправочный коэффициент. Если
>50, то e/ =1, ℓ - длина трубок.Полученные результаты подставляем в формулу, вычисляем количество трубок
Nuж=0,023 864000,8 30,4 1=317,5;
αж=
=41470 
; 
, штПринимаем: шаг между трубками S= 1,4×d н =1,4x0,029=0,0406, м; кольцевой зазор между крайними трубками и корпусом аппарата К = 10 мм.
шт.Выбираем стандартное количество трубок, близкое к полученному значению nст=91 , шт.
1.7 Определяем
(по прил. 17) при n, шт. Отсюда определяем диаметр трубной решетки D'=0,406, м.Внутренний диаметр корпуса составит
Dвн = D' + dн + 2К, м.
DBH=0,406+0,029+0,02=0,455 м.
1.8 Рассчитаем поверхность теплообмена в 1-й зоне.
1.8.1 Определяем площадь межтрубного пространства для прохода пара:
, м2fм.п=
=0,455 м.Определяем скорость пара в межтрубном пространстве
, 
где ρп - плотность пара, 
;(rп=3,9 ),
Dп - массовый расход пара,
;(Dп=8,13 ),ωп=
=20.36 .1.8.2 Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе
, 
где Nuп - критерий Нуссельта для пара;(Nuп=474,36),
λп - коэффициент теплопроводности пара,
;(lп=0,0316 
),dЭ - эквивалентный диаметр, м,(dэ=0,04 м),
1.8.3 Вычисляем эквивалентный диаметр
, мгде U - смоченный периметр, м, (U=9,7 м),
1.8.4 Определяем смоченный периметр
, МU=3,14[0,455+91 0,029]=9,7 м;
dэ=
=0,041.8.5 Определяем режим течения пара в межтрубном пространстве
,где Reп - критерий Рейнольдса для пара; (Re=225621,6),
νп - коэффициент кинематической вязкости пара,
, (uп=3,7 10-6 
),Reп=
=232113.196Если Re> 104 - режим течения турбулентный. Тогда критерий Нуссельта для пара составит
где Ргп - критерий Прандтля для пара.
Полученные результаты подставляем в формулу.
Nuп=0,023 232113.1960,8 1,20,4=485.244;
αп=
=36356.0798 .1.9 Вычисляем коэффициент теплопередачи в 1- и зоне
, 
,где δст-толщина трубки, м; (δст=0,001 м),
δн = 0,2-толщина накипи, мм;
λст-коэффициент теплопроводности материала трубки,
;(λст=38
),λн=3,49 коэффициент теплопроводности накипи,
.k=
.1.10 Определяем температурный напор в 1-й зоне
, 0С ,где t``` - температура воды на границе между зонами, °С,(t```=88,37 oC),
, 0C ,t```=
=88,37 oC ;Δt1=
=78.32 oC.1.11 Поверхность теплообмена первой зоны составит
, м2,F1=
=0,431144 м2.1.12 Рассчитаем поверхность теплообмена во 2-й зоне.
Будем считать, что в этой зоне коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубки к жидкости равен коэффициенту теплоотдачи в 1-ой зоне. Это допустимо, так как свойства воды во 2-й зоне мало отличаются от свойств воды в 1-й зоне.
Определим коэффициент теплопередачи для 2-й зоны k2 графоаналитическим методом. Для этого предварительно находим для различных участков перехода теплоты зависимость между удельным тепловым потоком q и перепадом температур Δt.
1.12.1 Передача теплоты от пара к стенке.
1.12.2 Определяем удельный тепловой поток
, 
,где В' - безразмерный коэффициент; (В`=16557,04),
hтр - предполагаемая высота трубок, м, (hтр=4 м),
Вычисляем безразмерный коэффициент
,В`=1,34 [5700+56 160-0,09 1602]=16557,04;
q1=
=308.215 
.Задавшись рядом значений Δt1, вычислим соответствующие им величины Δt10,75 и q1. Строим кривую
(рис. 3).Таблица 1
| Δt1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| Δt10.75 | 5,6 | 9,5 | 12,8 | 15,9 | 18,8 | 21,6 |
| q1 | 65.837 | 110.723 | 150.075 | 186.214 | 220.138 | 252.395 |
1.13 Передача теплоты через стенку.
1.13.1 Определяем плотность теплового потока