Курсовая работа

Курсовая работа.

Вариант 3

Параметры Параметры

с индексом с индексом

«1» относятся к «горячему» теплоносителю «2» относятся к «холодному» теплоносителю

№п/п

Q

M1

W1

t'1

t"l

На входе сухой насыщ. пар, Рн

М2

W2

t'2

t"2

d 1нак

d 2нак

d сажи

кВт

кг/с

м/с

°С

°C

МПа

кг/с

м/с

°С

°C

мм

мм

мм

Пароперегреватель

3

-

2,9

8,0

920

510

2,0

-

11

-

420

0,.5

Основные обозначения:

Q – тепловая мощность теплообменника, Вт;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К);

a – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К);

а – температуропроводность, м2/с;

l – теплопроводность, Вт/(м*К);

n – кинематическая вязкость, м2/с;

r – плотность теплоносителя, кг/м3;

М – массовый расход теплоносителя, кг/с;

W – скорость движения теплоносителя, м/с;

r – теплота фазового перхода, Дж/кг;

h – энтальпия, Дж/кг;

с – удельная теплоемкость, Дж/(кг*К);

t¢, t² – температуры теплоносителя на входе в теплообменник и выходе из него;

F – поверхность теплообмена, м2;

d – толщина стенки, м;

l – длина трубы, м;

lопр – определяющй размер, м;

s – шаг труб, м;

f – площадь сечения для прохода теплоносителя, м2;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

e – степень черноты;

А – поглощательная способность;

b – температурный коэффициент обьемного расширения, 1/К;

– число Нуссельта;

– число Рейнольдса;

– число Прандтля;

– число Грасгофа;

Индексы:

с – стенка;

г – газ;

п – пар;

ж – жидкость;

н – насыщение;

р – ребро;

1 – первичный (горячий) тпелоноситель;

2 – вторичный (холодный) тпелоноситель.

На входе сухой насыщенный пар при Р = 2 МПа:

210 °С

с'2р = 3,216 кДж/кгК

i'2 = 2797,2 кДж/кг

n'2 = 1,74*10-5 м2/с

v'2 = 0,09957 м3/кг

Рr'2 = 1,415

s'2 = 6,337 кДж/кгК

На выходе перегретый пар при Р = 2 МПа:

420 °С

i''2 = 3304,85 кДж/кг

v''2 = 0,22307 м3/кг

s''2 = 7,368 кДж/кгК

На входе дымовые газы:

920 °С

с'1р = 1,2932 кДж/кгК

n'1 = 178,86*10-6 м2/с

r'1 = 0,2958 кг/м3

l'1 = 11,07*10-2 Вт/мК

Рr'1 = 0,578

Вычисление среднего температурного напора

Среднелогарифмический температурный напор:

Вычисление коэффициента теплопередачи

Так как труба тонкостенная , то с достаточной точностью может быть использована расчетная формула для плоской однослойной стенки:

,

где

a1 – коэффициент теплоотдачи от горячего газа к стенкам трубок пароперегревателя, Вт/(м2К);

a2 – коэффициент теплоотдачи от стенок трубок пароперегревателя к пару, Вт/(м2К);

di – толщина стенки трубки или слоя сажи, м;

li – теплопроводность стенки трубки или слоя сажи, Вт/(м*К).

Определение коэффициентов теплоотдачи дымовых газов.

Физические свойства дымовых газов при средней температуре дымовых газов

с'1р = 1,2428 кДж/кгК

n'1 = 115,055*10-6 м2/с

r'1 = 0,358 кг/м3

l'1 = 8,402*10-2 Вт/мК

Рr'1 = 0,6085

Количество тепла отдаваемого дымовыми газами

Число Рейнольдса для потока газов

Найдем число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи конвекцией от газов к стенкам труб.

В связи с тем, что число рядов труб вдоль потока неизвестно, расчет ведем для третьего ряда труб. При коридорном расположении для чистых труб по формуле:

где

Учитываем результат загрязнения поверхности нагрева некоторым снижением коэффициента теплоотдачи:

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением от потока газов к стенкам труб.

Средняя длина пути луча:

Произведение средней длины пути луча на парциальное давление двуокиси углерода и водяных паров:

Степень черноты дымовых газов при средней температуре газов находим по графикам:

Эффективная степень черноты оболочки газового объема вычисляются, исходя из известной степени черноты поверхности труб ()

Для расчета поглощательной способности газов при температуре поверхности труб принимаем . При этой температуре с помощью тех же графиков находим :

Плотность теплового потока, обусловленная излучением,

Коэффициент теплоотдачи aл, обусловленный излучением,

.

Суммарный коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенкам труб

.

Определение коэффициента теплоотдачи пара.

Физические свойства пара при среднеарифметической температуре

m2 = 21,233*10-6 Па*с

r2 = 7,72 кг/м3

l2 = 4,715*10-2 Вт/мК

Рr2 = 1,005

Количество воспринимаемого паром тепла: – производительность котла.

Число Рейнольдса для потока пара

Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи от стенки к пару:

Определение коэффициента теплопередачи и параметров пароперегревателя.

Коэффициент теплопередачи

Из уравнения теплопередачи

Число змеевиков

Длина каждого змеевика

Определим необходимую чистую площадь сечения для прохождения дымовых газов:

Принимаем для прохождения дымовых газов n + 1 = 56 + 1 = 57 промежутков шириной s3 = s2 – dн = 3 dн – dн = 2 dн = 2*32=64мм. Высота промежутка: а = fгазов/(57*s3)= 1,013/(0,064*57) = 0,28м.

Площадь сечения канала пароперегревателя ( с учетом необходимой площади для прохождения дымовых газов и необходимого количества змеевиков):

где, а – высота канала пароперегревателя. В нашем случае а = 0,28м.

b – минимальная ширина канала пароперегревателя.

Габаритная длина пароперегревателя L = (l/a)s2 = (13.92/0.28)*3*0.032 = 4.77 м.