Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа по дисциплине "Процессы и аппараты"

Тепловой расчёт вертикального подогревателя сетевой воды

Оглавление

• Введение - 3 -
• 1. Задание - 5 -
• 2. Тепловой расчёт вертикального подогревателя сетевой воды - 6 -
• 2.1 Определение мощности теплового потока - 6 -
• 2.2 Средний температурный напор - 7 -
• 2.3 Теплоотдача при вынужденном течении жидкости внутри труб - 7 -
• 2.4 Теплоотдача при конденсации пара на наружной поверхности труб - 8 -
• 2.5 Определение количества труб в пучке - 8 -
• 2.6 Конструктивный расчёт - 8 -
• 2.7 Диаметр корпуса аппарата - 14 -
• 2.8 Дополнительное задание - 15 -
• Список литературы - 17 -
• Введение
• теплоотдача аппарат труба конденсация
• Сетевые подогреватели служат для подогрева паром из отбора турбин сетевой воды, используемой для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения тепловых потребителей. В зависимости от температурного графика тепловых сетей подогрев воды в сетевых подогревателях осуществляется от 40-70 до 70- 120 °С. Поэтому в качестве греющей среды используется пар из двух совместно регулируемых теплофикационных отборов турбин с интервалом давлений в нижнем отборе от 0,05 до 0,2 МПа, а в верхнем - от 0,06 до 0,25 МПа.
• На рис. 1 изображён вертикальный сетевой подогреватель ПСВ-315-14-23. В марке аппарата отражены его характеристики: аббревиатура ПСВ - назначение, первое число - площадь поверхности теплообмена, м² (315), второе и третье числа - рабочие давления в паровом и водяном пространстве, кгс/см².
• Основными отличиями ПСВ от ПНД, изображённого на рис.1, является то, что поверхность нагрева выполнена в форме пучка 3 из прямых труб диаметром 19Ч1мм, кроме того, имеются нижняя “плавающая” водяная камера 5 и трубная доска. Использование прямых труб объясняется тем, что сетевая вода хуже очищена, чем питательная, и содержит больше примесей, поэтому требуется периодическая чистка труб.
• Сетевая вода подводится и отводится через патрубки А и Б в своде верхней водяной камеры 1. Верхняя и нижняя трубные доски соединены анкерными трубами 4. Верхняя трубная доска жёстко соединена с корпусом подогревателя 2, а нижняя трубная доска соединена с нижней водяной камерой 5 анкерными связями 6. Концы труб развальцованы в верхней и нижней трубных досках. Поэтому нижняя водяная камера висит на трубах и свободно может перемещаться относительно корпуса при нагревании и удлинении труб, так как труба изготовлена из латуни, а корпус - из стали и при одной и той же температуре удлинение различно.
• Верхняя и нижняя водяные камеры имеют перегородки для организации двух - или четырёхходового движения воды с целью увеличения скорости и коэффициента теплоотдачи и уменьшения площади поверхности нагрева.
• Рис 1. Вертикальный сетевой подогреватель ПСВ-315- 14-23
• (А, Б - патрубки подвода и отвода сетевой воды, В - подвод греющего пара, Г - подвод конденсата из других ПНД, Д - отвод конденсата пара)
• Пар подаётся в подогреватель в патрубок В в верхней части корпуса и совершает зигзагообразное поперечное движение благодаря горизонтальным перегородкам по высоте подогревателя. Конденсат греющего пара отводится через нижний патрубок Д. Через патрубок Г подводится дренаж от подогревателя с более высоким давлением греющего пара.

1. Задание

Условие. Сетевая вода при давлении P₂ с расходом G₂ и скоростью щ подаётся в вертикальный сетевой подогреватель (ПСВ) с температурой и, совершив по латунным трубам (латунь Л68, , диаметр 19x1 мм) m ходов, выходит из аппарата с температурой . Греющей средой является насыщенный пар с давлением P₁ и температурой (t_н), который проходит в межтрубном пространстве и конденсируется на наружной поверхности труб.

Определить площадь поверхности теплообмена подогревателя, количество и длину труб, диаметр корпуса аппарата. Теплопотери с наружной поверхности подогревателя Q_п принять равными 1% теплоты, отдаваемой паром Q₁.

Исходные данные

Вари- ант	Греющая среда - пар	Нагреваемая среда - сетевая вода	ДЗ
	P1, МПа		P2, МПа	G2, кг/с	щ, м/с			m
12	1,47	197,4	2,35	313,9	2,5	140	180	2	3

2. Тепловой расчёт вертикального подогревателя сетевой воды

2.1 Определение мощности теплового потока

- тепловой поток, воспринимаемый водой,

где c_p2, t”₂, t'₂ - средняя массовая изобарная теплоёмкость в данном интервале изменения температуры и температура воды на выходе и на входе.

=

При c_p2 = 4.3379

- уравнение теплового баланса

Т.к. потери составляют 1%, то

Q₂ = D₁(h'₁ - h”₁)???- тепловой поток, отдаваемый паром при конденсации.

- расход пара.

При t₁ = 197,4 и Р₁ = 1,47 МПа



2.2 Средний температурный напор

2.3 Теплоотдача при вынужденном течении жидкости внутри труб

- число Рейнольдса

При =

с₂ = 907,4

Re > 10⁴ - турбулентный режим

- число Нуссельта

2.4 Теплоотдача при конденсации пара на наружной поверхности труб

- величина приведенной длины.

2.5 Определение количества труб в пучке

- количество труб в одном ходе воды

m - число ходов воды; с - плотность воды при средней температуре.

N = * m = * 2 = 1220

2.6 Конструктивный расчёт

Первое приближение

k = 3000

Предполагая, что , при расчете высоты H используем диаметр d₂ = 0,019.



Второе приближение

Графоаналитический метод расчета

Из условия стационарности теплообмена:

-

При этом средний температурный напор

b₁, b₂, b₃ - константы.

- температура конденсата

При

с' = 884,77

При r = 1968,89 с'' = 7,4811

			q, кВт м2
?t, oC	50	70	90	110	130
	12,3423301	19,3301195	27,0246762	35,3151238	44,1260402
	0,50316359	0,70442902	0,90569446	1,10695989	1,30822533
	3,03768533	4,25275947	5,4678336	6,68290773	7,89798186
	15,8831791	24,287308	33,3982042	43,1049914	53,3322474

99371,26066 16459,9

Проектируя на кривую зависимости суммарного напора от плотности потока ранее рассчитанное значение среднего температурного напора = ^oC, я получил искомое значение плотности теплового потока q = 89,9 .

При q = 89,9



Третье приближение

При

Z > 2300 - режим турбулентный

При Pr_н = 1,195

При Pr_c = 1,1309



=

6842,682

229,298

Четвертое приближение

При Pr_н = 1,195

При Pr_c = 0,97994

При

Z > 2300 - режим турбулентный



= 5776,36

193,566

Пятое приближение

При Pr_н = 1,195

При Pr_c = 0,99093

При

Z > 2300 - режим турбулентный

5995,334

200,9

2.7 Диаметр корпуса аппарата

- площадь поперечного сечения пучка

- межцентровое расстояние при закреплении труб вальцовкой

- коэффициент, учитывающий площади криволинейных треугольников между тремя смежными кругами

Данные теплового расчета ПСВ

,	, МВт						N	H, м	D, м
				5995,334	33,51	271,11	1220	3,72	0,949

2.8 Дополнительное задание

Определить, как изменятся F и , если на внутренней поверхности труб появится слой накипи толщиной 0,1 мм с теплопроводностью ?_н = 1 Вт/.

Уже известно, что:

Q₂ = МВт

= 33,51

Вывод

Если на внутренней поверхности труб появится слой накипи толщиной 0,1 мм, то уменьшится коэффициент теплоотдачи, а площадь поверхности теплообмена F и высота труб Н увеличатся в 1,674 и в 1,675 раз соответственно.

Список литературы

1. Авчухов В.В., Паюсте Б.Я.. Задачник по процессам тепломассообмена/ В.В.Авчухов, Б.Я.Паюсте. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 144 с.

2. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: справочник/ А.А.Александров, Б.А.Григорьев. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 168 с.

3. Домрачев Б.П., Корнеев В.В.Тепловой конструктивный расчёт подогревателя питательной воды высокого давления: метод. указания по выполнению курсовой работы/ Б.П.Домрачев, В.В Корнеев. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1997.- 32 с.

4. Исаченко В.П. [и др.]. Теплопередача/ В.П. Исаченко [и др.]. - М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

5. Краснощёков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче/ Е.А.Красно-щёков, А.С.Сукомел. - М.: Энергия, 1980. - 288 с.

6. Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М.. Теплообменные аппараты тепловых электрических станций/ Ю.Г. Назмеев, В.М.Лавыгин. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 285 с.

7. Промышленная энергетика и теплотехника: cправочник/ под ред. Б.А.Григорьева и В.М.Зорина. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 552 с.

8. Рыжкин В.Я.Тепловые электрические станции/ В.Я. Рыжкин - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 328 с.

9. Тепловые и атомные электрические станции: cправочник/ под ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина. - М.: Энергоиздат,1982. - 624 с.

10. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: cправочник/ под ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина. - М.:Энергоиздат, 1982. - 552 с.

Размещено на Allbest.ru