Расчет пароводяного подогревателя

1. Расчет пароводяного подогревателя

Расход воды определяем по формуле:

где теплоемкость воды "с" по справочнику или упрощенно

,

().

или V= 16 м3/час.

Число трубок в одном ходе

где  - внутренний диаметр теплообменных труб.

и всего в корпусе

Рис. 1.Размещение трубок в трубной решетке трубчатого подогревателя.

а – по вершинам равносторонних треугольников;

б – по концентрическим окружностям.

Принимая шаг трубок , угол между осями трубной системы  и коэффициент использования трубной решетки , определяем диаметр корпуса:

Определяем также диаметр корпуса по табл. 1–35 и рис. 1 при ромбическом размещении трубок.

Для числа трубок находим в табл. 1-35 значение  и, следовательно, .

Диаметр корпуса составит (рис 1):

где dН – наружный диаметр трубки,

k – "зазор" между периферийной трубкой и диаметром корпуса (рис. 1) .

Принимаем для корпуса подогревателя трубу диаметром мм.

Приведенное число трубок в вертикальном ряду:

Определяем коэффициент теплоотдачи  от пара к стенке. Температурный напор:

Средние температуры воды и стенки (для стенки значение температуры ориентировочное, впоследствии она будет пересчитана и уточнена при необходимости):

Режим течения пленки конденсата определяем по приведенной длине трубки (критерий Григулля) для горизонтального подогревателя, равной:

где m - приведенное число трубок в вертикальном ряду, шт.;  - наружный диаметр трубок, м;

  - температурный множитель, значение которого выбирается по таблице значения температурных множителей в формулах для определения коэффициентов теплоотдачи.

При  имеем , тогда

,7

что меньше величины Lкр=3900 (для горизонтальных труб), следовательно, режим течения пленки ламинарный.

Для этого режима коэффициент теплоотдачи от пара к стенке на горизонтальных трубках может быть определен по преобразованной формуле Д. А. Лабунцова:

.

При  по таблице находим множитель  тогда

Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к воде. Режим течения воды в трубках турбулентный, так как Re для ламинарного потока должен быть ≤ 2300.

где коэффициент кинематической вязкости воды (по справочнику, табл. стр.44)

, при средней температуре воды t=83,4° С.

Коэффициент теплоотдачи три турбулентном движении воды внутри трубок

где множитель  при t=83,4° С по таблице; в данном случае

Расчетный коэффициент теплопередачи (с учетом дополнительного теплового сопротивления dз/lз) определяем по формуле для плоской стенки , так как ее толщина меньше 2,5 мм:

Уточненное значение температуры стенки трубок

Поскольку уточненное значение tст мало отличается от принятого для предварительного расчета, то пересчета величины aп не производим (в0 противном случае если отличие в данных температурах более 3% необходимо производить пересчет методом последовательных приближений до достижения данной точности).

 - уравнение теплопередачи через плоскую стенку, отсюда расчетная поверхность нагрева:

Q - производительность, Вт; К - коэффицент теплопередачи, ;

Δt – температурный напор, ˚С;

Ориентируясь на полученную величину поверхности нагрева и на заданный в условии диаметр латунных трубок d=14/16 мм, выбираем пароводяной подогреватель горизонтального типа конструкции Я. С. Лаздана (рис. 1-24, табл. 1-23а) с поверхностью нагрева F =2,58 м2, площадью проходного сечения по воде (при z=2) fT =0,0132 м2, количеством и длиной трубок , числом рядов трубок по вертикали m = 8. Основные размеры подогревателя приведены в табл. 1-23 б.

Уточним скорость течения воды  в трубках подогревателя:

Поскольку активная длина трубок l=1600 мм, длина хода воды

Определяем гидравлические потери в подогревателе. Коэффициент гидравлического трения при различных режимах течения жидкости и различной шероховатости стенок трубок можно подсчитать по формуле А. Д. Альтшуля:

где k1 - приведенная линейная шероховатость, зависящая от высоты выступов, их формы и частоты.

Принимая k1=0 (для чистых латунных трубок), формулу можно представить в более удобном для расчетов виде (для гидравлически гладких труб):

Уточняем критерий Рейнольдса Re:

Значения lT=f(Re) для гидравлически гладких труб найдем, используя табл. 1–2, по известной величине Re находим .

Потерю давления в подогревателе определяем с учетом дополнительных потерь от шероховатости в результате загрязнений латунных труб Хст=1,3, а по табл. 1–4 коэффициенты местных сопротивлений имеют следующие значения:

	x * n (кол-во гидро сопротивлений см. чертеж)
Вход в камеру
Вход в трубки
Выход из трубок
Поворот на 180°
Выход из камеры
Итого Sx	9,5

Потеря давления в подогревателе (при условии )

Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству, как правило, не определяется, так как его величина вследствие небольших скоростей пара (до 10 м/сек) очень мала.