Тепловой и конструктивный расчет секционного водо-водяного подогревателя теплосети

курсовая работа

2.1 Конструктивный расчет

Определяем среднюю температуру греющей воды:

t1 + t1 130 +120

t1ср = ------------ = ---------------- = 125 С.

2 2

По температуре t1ср=125 С (таблица 1) находим:

Плотность воды: 1 = 940 кг/м 3;

Удельная теплоемкость воды: Ср1 = 4,258 *10 3 Дж / кг*К;

Коэффициент теплопроводности воды: 1ж = 0,686 Вт /м * К;

Коэффициент кинематической вязкости: 1ж = 0,243 * 10 -6 м2 /с;

Критерий Прандтля при средней температуре теплоносителя: Рr1ж = 1,42;

Коэффициент температуропроводности: а1ж = 1,715 * 10 -7 м2 /с.

Определяем средний объемный расход греющей воды, протекающей в межтрубном пространстве:

Q 0.44 * 10 6

V1 = -------------------------- = -------------------------------------- = 0,202 м3/с.

C р1 (t1 - t1 ) 1 * 4,258*10 3 *(130-120)*940*0,9

Определяем среднюю температуру нагреваемой воды:

t2 + t2 65 + 100

t2ср = ------------ = ---------------- = 82.5 С .

2 2

Определяем средний объемный расход нагреваемой жидкости:

Q 0.44 * 10 6

V2 = -------------------------- = ------------------------------------- = 0,0029 м3/с.

C р2 ( t 2 - t2 )* 2 4,195*10 3 *(100-65)*988

Определяем суммарную площадь поперечного сечения трубок в секциях:

V2 0,0029

= ------ = ---------- = 0,0019 м 2 , где

2 1,5

площадь поперечного сечения трубок в секции, м2;

2 - скорость течения жидкости в трубках, м/с.

2 = 1,5 м/с.

Определяем количество трубок в секции:

4 4 * 0,0019

nт = ---------- = ------------------------ = 9 шт.

*d2 вн 3,14 *( 0,016) 2

По таблице 2 нам близка величина nт = 19 шт., что соответствует относительно диаметра:

D / S = 4, где

- шаг между трубками, м;

- диаметр трубной решетки, м.

Принимаем шаг по радиусу из практики, равный

S = 1,4 * dн = 1,4 * 0,018 = 0,0252 м.

D = 12/4*S=12/4*0,0252=0,076 м.

Определяем внутренний диаметр корпуса аппарата:

Определяем внутренний диаметр корпуса:

Dвн =D + dн + 2* k = 0,076+0,018+2*0,008 = 0,1096 м,

Определение площади поперечного сечения корпуса:

*D 2вн 3,14 * (0,076)2

Fk = ---------- = -------------------- = 0,014 м 2

4 4

Определение площади, занятой трубками:

= * d2 н * nт = 3,14 * (0,018) 2 * 19

---------------- ----------------------- = 0,005 м2

4 4

Определение площади межтрубного пространства:

мт = Fk - = 0.014-0.005= 0.009 м 2.

Определяем скорость воды в межтрубном пространстве:

V1

1 = --------- = 0,012 / 0,009 = 1.33 м / с.

мт

Таким образом, на основе полученных размеров теплообменного аппарата произведем тепловой расчет с определением поверхности нагрева и количества секций.

Данные подогревателя типа ВВПЛ - 100, состоящего из одной секции:

- наружный диаметр корпуса Dн = 114 мм;

- внутренний диаметр корпуса Dвн = 106 мм;

- число трубок в секции n = 19 шт.;

- удельная поверхность нагрева Fу = 0.92 м2/м;

- поверхность нагрева одной секции нормальной длины F = 3.7м2;

- площадь живого сечения межтрубного пространства fМТ = 0,005м2;

- отношение площади межтрубного пространства к площади трубок

fМ / fТ = 1.58

Основные размеры:

d н = 89 мм

d н1 = 89 мм

L3 = 4568 мм

Н = 300 мм

Вес одной секции с калачом = 100 кг.

Приложение 1

Таблица 1. Физические параметры воды на линии насыщения.

t oC

p,бар

Cp.10-3Дж/(кг*К)

л, Вт/(м*К)

а.107,м2/с

м.105Н.с/м2

v.106;м2/с

Рr

0

0,0060

4,212

0,551

1,300

178,8

1,789

13,67

10

0,0122

4,191

0,575

1,370

130,5

1,306

9,52

20

0,0233

4,183

0,599

1,430

100,4

1,006

7,02

30

0,042

4,174

0,618

1,490

80,1

0,805

5,42

40

0,0730

4,174

0,634

1,530

65,3 4

0,659

4,31

50

0,1233

4,174

0,648

1,570

54,9

0,556

3,54

60

0,1992

4,178

0,659

1,600

47,0

0,478

2,98

70

0,3116

4,187

0,668

1,630

40,6

0,415

2,55

80

0,4736

4,195

0,675

1,650

35,5

0,365

2,21

90

0,7011

4,208

0,680

1,670

31,5

0,3261

1,95

100

1,0132

4,220

0,683

1,680

28,2

0,295

1,75

110

1,4527

4,233

0,685

1,700

25,9

0,272

1,60

120

1,9854

4,250г-«"*»***?*ге^

0,686

1,710

23,7

0,252

1,47

130

2,7011

4,266

0,686

1,720

21,8

0,233

1,36

140

3,614

4,287

0,685

1,735

20,1

0,217

1,26

150

4,760

4,312

0,684

1,727

18,6

0,203

1,17

160

6,180

4,346

0,686

1,730

17,4

0,191

1,10

170

7,920

4,379

0,679

1,727

16,3

0,181

1,05

180

10,027

4,417

0,675

1,720

15,3

0,173

1,00

190

12,553

4,459

0,670

1,710

14,4

0,165

0,96

200

15,550

4,505

0,663

1,700

13,6

0,158

0,93

220

23,202

4,614

0,645

1,660

12,5

0,148

0,89

240

33,480

4,756

0,628

1,622

11,5

0,141

0,87

260

46,940

4,949

0,605

1,558

10,6

0,135

0,87

280

64,19

5,14

0,575

1,463

9,8

0,131

0,90

300

85,92

5,736

0,510

1,319

9,5

0,128

0,97

320

112,90

6,473

0,506

1,152

8,5

0,128

1,11

340

116,08

8,163

0,457

0,916

7,7

0,127

1,39

360

186,74

13,984

0,393

0,536

6,7

0,126

2,35

Таблица 2. Значение относительного диаметра трубной решетки D / S в зависимости от числа трубок при ромбическом (n1) и концентрическом (n2) размещении.

D / S

n1

n2

D / S

n1

n2

2

7

7

22

439

410

4

19

19

24

517

485

6

37

37

26

613

566

8

61

62

28

721

653

10

91

93

30

823

747

12

127

130

32

931

847

14

187

173

34

1045

953

16

241

223

36

1165

1066

18

301

179

38

1306

1185

20

367

341

40

1459

1310

Таблица 3. Значение коэффициента А в формуле (1).

Температура t, С

А

Температура t, С

А

Для воды

Для воздуха

Для воды

Для воздуха

20

2000

3,3

110

3400

2,88

30

2100

3,24

120

3500

2,80

40

2400

3,21

130

3600

2,78

50

2600

3,14

140

3780

2,77

60

2700

3,11

150

3850

2,75

70

2850

3,06

160

3920

2,73

80

3000

3,02

170

4000

2,67

90

3100

3,01

180

4100

2,64

100

3300

2,90

Таблица 4. Основные данные о водо-водяных подогревателях для городского водоснабжения.

Наименование

Обозначение подогревателя

ВВПЛ-50

ВВПЛ-60

ВВПЛ-80

ВВПЛ-100

ВВПЛ-150

ВВПЛ-200

ВВПЛ-250

ВВПЛ-300

Наружный диаметр корпуса Dн, mm

57

70

89

114

168

219

273

325

Внутренний диаметр корпуса Dв, mm

50

63

82

106

156

207

259

309

Число трубок в секции n, шт.

4

7

12

19

37

69

109

151

Удельная поверхность нагрева Fy, m2/m

0,193

0,34

0,58

0,92

1,78

3,33

5,25

7,28

Поверхность нагрева одной секции нормальной длинны F, m2

0,77

1,36

2,3

3,7

7,1

1 3,3

21

29,1

Площадь живого сечения межтрубного пространства одной секции, fmt, m2

0,00116

0,00173

0,00297

0,005

0,0122

0,0198

0,0308

0,0446

Отношение площади межтрубного пространства к площади трубок, fm/ft

1,76

1,5

1,5

1,58

2

1,75

1,72

1,78

Основные размеры, мм

dh

45

57

70

89

133

168

219

273

dh1

45

57

70

89

114

168

219

219

L3

4409

4464

4503

4568

4722

4917

5075

5277

Н

200

240

260

300

400

500

600

700

Вес одной секции с калачом, кг.

43

54

77

100

201

327

492

680

Примечание. Трубки латунные диаметром (внутренний / наружный) 14,5/16мм. Нормальная длина секции 4080 мм.

Делись добром ;)