Теплопреобразующие установки (стр. 2 )

Общая поверхность нагрева определяем по формуле (23):

м2.

Определим количество секций подогревателя для бойлерной установки по формуле (24):

шт.

Для бойлерной установки принимается 2 секции подогревателя типа 10-325´ ОСТ . Подогреватель на давление

Р = 10 кг/см2, диаметром Dн = 325 мм, длиной L = 3232 мм, с числом трубок 151 шт. Выполним чертеж бойлерной установки (рис. П-2).

Пример 2. Произвести тепловой расчет, подобрать тип и количество секций пароводяного горизонтального двухходового подогревателя для бойлерной установки промышленного предприятия.

Исходные данные: расход и параметры нагреваемой воды для нужд промышленного предприятия составляют Gн = 100 т/ч, , . Горячий теплоноситель водяной пар с параметрами Р = 0,5 МПа.

Изобразим принципиальную схему пароводяного двухходового подогревателя (рис. 8).

Определяем площадь живого сечения трубок подогревателя по формуле (3):

м2.

По табл. П-3 подбираем тип стандартного подогревателя по ближайшему значению расчетной величины м2. Выбираем подогреватель номер 3, который имеет технические характеристики:

·  площадь живого сечения трубок м2;

·  диаметр трубок dн = 16 ´ 1 мм;

·  материал трубок – латунь;

·  общее количество трубок z = 176 шт;

·  приведенное число трубок в вертикальном ряду m = 12,6;

·  площадь живого сечения межтрубного пространства м2;

·  площадь поверхностности нагрева одной секции м2;

·  диаметр корпуса Dк = 480 мм;

·  диаметр присоединительного патрубка dп = 159 мм;

·  длина трубок Lтр = 3000 мм

·  общая длина корпуса Lк = 3750 мм.

По формуле (4) определяем истинную скорость воды в трубках:

м/с.

Гидродинамический режим течения воды в трубках определяется по формуле (6):

.

Среднюю температуру нагреваемой воды в трубках по формуле (7):

°С.

Сравнивая фактическое число Рейнольдса Reтр с критериальным числом Reкр, устанавливаем, что в трубках режим течения воды турбулентный, т. к. 43338 > 2320. Поэтому для определения коэффициента теплоотдачи от стенки трубок к нагреваемому теплоносителю, протекающему внутри трубок, используем формулу (10):

Вт/(м2 × °С).

Определим среднюю температуру стенки трубок по формуле (16):

°С.

Температуру пленки конденсата по формуле (15):

°С.

Разность температур насыщенного пара и стенки трубок:

∆t = tн – tст = 151,84 – 95,92 = 55,9 °С.

Коэффициент теплоотдачи от греющей среды (водяного пара) к стенкам трубок, для нашего случая, определяем по формуле (14):

Вт/(м2 × °С).

Определяем коэффициент теплопередачи от греющей среды к нагреваемой по формуле (17):

Вт/(м2 × °С).

Теплопроизводительность подогревателя определяем по формуле (18):

кВт.

Изобразим схему изменения температуры теплоносителей, используя рис. 5 в.

Определяем изменения температур в подогревателе по формуле (22):

∆td = 151,84 – 5 = 146,84 °С, ∆tм = 151,84 – 75 = 76,84 °С.

Определяем средний логарифмический температурный напор по формуле (19):

°С.

Общую поверхность нагрева определяем по формуле (23):

м2.

Определим количество секций подогревателя для бойлерной установки по формуле (24):

шт.

Для бойлерной установки принимаем 2 секции подогревателя типа 480´´2 ОСТ . Подогреватель двухходовой диаметром Dн = 480 мм, длиной L = 3750 мм, с числом трубок 176 шт. Выполним чертеж бойлерной установки (рис. П-3).

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.  Какие устройства называются теплообменными аппаратами?

2.  Как классифицируются теплообменные аппараты по принципу действия?

3.  Дайте определение рекуперативного теплообменника и приведите пример.

4.  Что называется рабочей поверхностью теплообменника?

5.  Дайте определение регенеративного теплообменника.

6.  Какие материалы используются в качестве аккумулятора теплоты в регенеративных теплообменниках?

7.  Что такое тепловая трубка и принцип ее работы?

8.  Дайте определение смешивающего теплообменника, привести пример.

9.  Напишите уравнение теплового баланса, применяемого при расчете поверхностного теплообменника.

10.  Напишите уравнение теплопередачи, применяемого при расчете теплообменника.

11.  Изобразите характерные схемы движения теплоносителей в теплообменных аппаратах.

12.  Написать уравнение критериального числа Рейнольдса и пояснить, что оно определяет?

13.  Написать уравнение коэффициента теплопередачи и раскрыть входящие в него величины.

14.  Как влияют загрязнения поверхностей нагрева на работу теплообменного аппарата и как они учитываются при расчете?

15.  Как определяется средний логарифмический температурный напор при прямоточном движении теплоносителей?

16.  Как определяется средний логарифмический температурный напор при противоточном движении теплоносителей?

17.  Как определить средний логарифмический температурный напор между теплоносителем в пароводяных теплообменных аппаратах?

18.  Для чего применяют ребристые теплообменники?

19.  Основные виды теплоносителей используемых в производственных теплообменных аппаратах.

20.  Физический смысл коэффициента теплопроводности и что он характеризует?

21.  Устройство кожухотрубчатых теплообменников.

22.  Для чего в кожухотрубчатых теплообменниках устанавливают перегородки?

23.  Основные типы кожухотрубчатых теплообменников.

24.  Основные типы и устройство секционных теплообменников.

25.  Почему в секционных теплообменниках коэффициент теплопередачи выше чем в обычных кожухотрубчатых?

26.  Основные типы и устройство спиральных теплообменников.

27.  Недостатки секционных теплообменников.

28.  Достоинства и недостатки спиральных теплообменников.

29.  Устройство пластинчатых теплообменников и их недостатки.

30.  Достоинства пластинчатого теплообменника типа «Теплотекс» по сравнению с кожухотрубным.

31.  Почему при одинаковой теплопроизводительности пластинчатые теплообменники имеют габаритные размеры в 3…4 раза меньше кожухотрубчатых?

32.  В каких случаях применяют ребристые теплообменники?

33.  Основные типы ребристых теплообменников.

34.  Виды расчета теплообменных аппаратов.

35.  Какие основные уравнения используют для типового расчета теплообменного аппарата?

36.  Как влияют загрязнения поверхностей нагрева на работу теплообменного аппарата?

7. Таблица вариантов исходных

данных семестрового задания

Номер варианта	Вид подогревателя	Расход нагреваемого теплоносителя, Gн, т/ч	Параметры теплоносителей	Контрольные вопросы
греющего	нагреваем.
на входе в теплообменник, tг¢, °С	на выходе из теплообменника, tг², °С	давление пара на входе в теплообменник Р, МПа	на входе в теплообменник, tн¢, °С	на выходе из теплообменника, tн², °С
1	Водоводяной вертикальный прямоточный	60	150	70	-	5	65	1,18
2	Водоводяной горизонтальный противоточный	50	140	80	-	7	85	3,20
3	Пароводяной вертикальный двухходовой	70	-	-	0,6	8	90	5,22
4	Водоводяной вертикальный прямоточный	45	125	80	-	9	75	7,24
5	Пароводяной вертикальный четырехходовой	80	-	-	0,8	7	70	9,26
6	Водоводяной горизонтальный противоточный	70	110	65	-	9	70	11,28
7	Пароводяной горизонтальный двухходовой	90	-	-	1,0	6	85	13,30
8	Водоводяной горизонтальный прямоточный	100	100	60	-	5	55	15,32
9	Пароводяной горизонтальный четырехходовой	110	-	-	1,2	10	95	17,34
10	Водоводяной вертикальный противоточный	65	95	70	-	7	80	19,36
11	Водоводяной вертикальный прямоточный	40	100	70	-	5	65	21,2
12	Пароводяной вертикальный двухходовой	120	-	-	0,9	6	90	23,4
13	Водоводяной горизонтальный противоточный	130	125	80	-	5	85	25,6
14	Водоводяной горизонтальный прямоточный	130	125	80	-	5	70	27,8
15	Пароводяной горизонтальный четырехходовой	130	-	-	0,7	5	85	29,10
16	Водоводяной вертикальный противоточный	160	140	90	-	6	95	31,12
17	Водоводяной вертикальный прямоточный	140	135	70	-	7	60	33,27
18	Пароводяной горизонтальный двухходовой	150	-	-	1,3	8	85	35,25
19	Пароводяной вертикальный четырехходовой	150	-	-	1,3	8	85	34,23
20	Водоводяной горизонтальный прямоточный	150	110	75	-	9	70	32,21
21	Пароводяной горизонтальный четырехходовой	170	-	-	1,2	6	85	30,1
22	Водоводяной горизонтальный прямоточный	120	135	85	-	7	95	28,3
23	Водоводяной горизонтальный прямоточный	140	140	90	-	8	80	26,5
24	Водоводяной вертикальный двухходовой	180	-	-	1,3	6	95	24,7
25	Водоводяной вертикальный противоточный	100	105	80	-	6	87	22,9
26	Водоводяной вертикальный прямоточный	45	115	75	-	7	67	20,11
27	Пароводяной вертикальный четырехходовой	135	-	-	1,0	8	85	18,13
28	Водоводяной горизонтальный противоточный	120	145	90	-	8	97	16,15
29	Водоводяной горизонтальный прямоточный	140	140	85	-	9	78	14,17
30	Пароводяной горизонтальный двухходовой	80	-	-	0,9	6	95	12,19

8. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ

СЕМЕСТРОВОГО ЗАДАНИЯ

1.  Текст пояснительной записки излагается на одной стороне листа формата А 4 (210´297) и должен включать расчеты, пояснения и выводы.

2.  В используемых формулах, значения каждого нового параметра должно быть пояснено текстом.

3.  Графическая часть вычерчивается в масштабе карандашом на листе формата А 4 в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД.