1.24 Поверхность теплообмена первой зоны составит
, м2,F1=
=0,4846 м2.1.25 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.
1.25.1 Передача теплоты от пара к стенке.
1.25.2 Определяем удельный тепловой поток
, ,где В' - безразмерный коэффициент; (В`=16557,04),
hтр - предполагаемая высота трубок, м, (hтр=4м).
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 5
Δt1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
Δt10.75 | 5.6 | 9.5 | 12.8 | 15.9 | 18.8 | 21.6 |
q1 | 66,2 | 112,1 | 151,04 | 187,62 | 221,84 | 254,88 |
1.26 Передача теплоты через стенку.
1.26.1 Определяем плотность теплового потока
, ,Задавшись двумя значениями Δt2, вычисляем соответствующие им величины q2. Строим кривую
(рис. 3).Таблица 6
Δt2 | 5 | 10 | 15 | 20 |
q2 | 190 | 380 | 570 | 760 |
1.27 Передача теплоты через накипь.
1.27.1 Вычисляем удельный тепловой поток
, ,Задавшись двумя значениями Δt3, определим соответствующие им величины q3. Строим кривую
(рис. 3).Таблица 7
Δt3 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 |
q3 | 87,25 | 174,5 | 349 | 523,5 | 698 |
1.28 Передача теплоты от накипи к воде.
1.28.1 Вычисляем удельный тепловой поток
, ,Задавшись двумя значениями Δt4, определим соответствующие им величины q4. Строим кривую
(рис. 3).Таблица 8
Δt4 | 5 | 10 | 15 | 20 |
q4 | 38,5 | 77 | 115,5 | 154 |
1.29 Рассчитаем средний температурный напор во 2-й зоне
,°С.Δt2=
=71.015 oС;q2=
=2698.6 .Складываем ординаты четырех зависимостей, строим кривую температурных перепадов. На оси ординат из точки, соответствующей Δt2, проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой
. Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим значение удельного теплового потока qгр, .Σt=51.9+5.96+12.98+0.0005=70.89 oC;
qГР=226.54
.1.30 Определяем коэффициент теплопередачи во 2-й зоне
, .K=
=3189.958 .1.31 Поверхность теплообмена во 2-й зоне составит
, м2 .F2=
=73.738 м2.1.32 Определяем суммарную поверхность теплообмена
F=F1+F2 , м2.
F=73.738+0,4846=74.22 м2.
1.33 Вычисляем длину трубок
, м,где dср - средний диаметр трубок, м; (dср =0,028 м)
, мdср=
=0,028 м;L=
=4.5 м.2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Этот расчет устанавливает затрату энергии на движение теплоносителей через аппарат. Гидравлическое сопротивление пароводяных теплообменников по межтрубному пространству, как правило, не определяется, так как его величина вследствие небольших скоростей и малой его плотности мала.
Полный напор ΔР, необходимый для движения жидкости или аза через теплообменник, определяется по следующей формуле:
ΔP=∑ΔPГР+∑ΔPм+∑ΔPу+∑ΔPГ , Па,
где ∑ΔPГР - сумма гидравлических потерь на трение, Па;
∑ΔPм - сумма потерь напора в местных сопротивлениях, Па;
∑ΔPу - сумма потерь напора, обусловленных ускорением потока, Па;
∑ΔPГ - перепад давления для преодоления гидростатического столба жидкости, Па.
Гидравлические потери на трение в каналах при продольном смывании пучка труб теплообменного аппарата определяются по формуле
, Па,где ΔPТР - коэффициент сопротивления трения;
ℓ - длина трубы, м;
dЭ - эквивалентный диаметр, равный внутреннему диаметру трубок, м;
р - плотность воды, ;
ω - средняя скорость воды на данном участке,
.Коэффициент сопротивления трения для чистых трубок можно рассчитать по выражению
.λТР=
=0,0183 ;ΔPТР = 5633.56 Па.
Гидравлические потери давления в местных сопротивлениях можно определить по формуле
, Па,где
- коэффициент местного сопротивления, его находят отдельно для каждого элемента подогревателя ( =1,5).ΔPм= =1893,12 Па.
Потери давления, обусловленные ускорением потока вследствие изменения объема теплоносителя при постоянном сечении канала, определяются по выражению