10381
.pdfРис. 6. Теплообменник типа "Труба в трубе" (к примеру 1)
31
Пример 2
Определить величину поверхности теплообмена, высоту труб в одном ходе и количество труб, расположенных поперек и вдоль потока воздуха трубчатого двухходового воздухоподогревателя парогенератора. Воздух,
поступая в воздухоподогреватель, нагревается от t = 20 °С до = 240 °С.
2
Дымовые газы (13% СО2; 11% Н2О; 76% N2) движутся внутри стальных труб
( ст = 50 Вт/(м°С)) диаметром d2/d1 = 45/41 мм. Температура газов на входе в
воздухоподогреватель |
|
|
|
= 350°С, и на |
выходе |
|
= 170 °С. Трубы |
|||||||||||||
|
t1 |
t1 |
||||||||||||||||||
расположены в шахматном порядке с шагом |
S1 = S2 = 1,3d2. Средние скорости |
|||||||||||||||||||
движения воздуха v2 = 2,0 м/с и дымовых газов |
v1 = 20 м/с. Количество |
|||||||||||||||||||
передаваемой теплоты Q = 200 кВт. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловой расчет |
|
|
|
||
Определяем среднеарифметическую температуру дымовых газов: |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
350 170 |
260 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
t1 |
°С; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
При |
|
t1 = 260 °С из [9] находим физические свойства дымовых газов: |
||||||||||||||||||
|
1 = 0,696 кг/м3; |
с |
|
= 1,1 кДж/(кг °С); |
|
ж1 |
= 4,5 · 10–2 Вт/м°С; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р1 |
|
|
|
|
|
|
||
ж1 |
= 37 · 10–6 м2/с; |
|
Prж1 = 0,66. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
Число Рейнольдса для потока газов составит: |
|
|
||||||||||||||||||
Re |
|
|
|
|
20 0,041 |
2,22 104 . |
|
|
|
|
|
|||||||||
ж1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
37 10 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам труб |
||||||||||||||||||||
определяем по формуле (4.12): |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Nu |
1 |
0,021Re0,8 |
Pr |
0,43 |
0,021 (22 104 )0,8 |
0,660,43 52,62 . |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ж1 |
ж1 |
|
|
|
|
|
|
Определяем среднеарифметическую температуру воздуха
t2 = (20 + 240)/2 = 130 °С.
При t2 = 130 °С из [9] находим физические свойства воздуха
32
|
2 |
|
= 0,876 кг/м3; |
с |
= 1,011 кДж/(кг °С); |
|
ж2 |
= 3,41 10–2 |
Вт/м°С; |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ж2 |
|
= 26,62 · 10–6 м2/с; Prж1 = 0,685 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Число Рейнольдса для потока воздуха равно: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Re |
|
|
|
|
|
|
2 0,045 |
|
|
0,338 104 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
ж2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
26,62 10 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи от стенок труб к воздуху |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
при поперечном омывании труб: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Nu |
2 |
|
|
0,41 Re0,6 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При шахматном расположении труб и |
S1 |
/S2 |
< 2 = (S1 /S2)1/6 |
и так как |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
S1 = S2, то 1 = 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Nu |
2 |
|
|
0,41 (0,33 404 )0,6 |
1 = 47,415. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ж2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0341 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
2 |
|
Nu |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
47,415 |
|
|
|
35,93 Вт/м ·°С. |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
d |
|
|
45 10 2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим коэффициент теплопередачи: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
K |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
22,13 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 10 3 |
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
57,75 |
50 |
|
35,93 |
|
|
|
2 |
·°С. |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт/м |
|
Находим среднелогарифмический температурный напор:
t |
|
|
t |
б |
|
t |
м |
|
|
|
(t t ) (t |
t ) |
|
|
(170 20) (350 240) |
128,97 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ср |
|
|
|
|
t |
|
|
|
t |
|
|
|
t |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
170 20 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
ln |
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
ln |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
ln |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
t |
м |
|
|
|
|
|
|
t |
t |
|
|
|
|
|
|
|
350 |
240 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для рассматриваемой схемы движения теплоносителей из графика |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
находим поправку к температурному напору: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
При P |
|
t |
t |
|
|
240 20 |
0,677 ; R |
|
t |
t |
|
350 170 |
0,817 , |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
t |
t |
350 |
|
20 |
|
t |
|
t |
240 |
20 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
величина = 0,91, поэтому t tл = 128,97 · 0,91 = 117 °С. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Поверхность теплообмена воздухоподогревателя |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Q 103 |
|
|
|
|
2 105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
F |
|
|
|
77 м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
K t |
22,13 117 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
4G1 |
|
|
|
|
||
Находим общее число труб по формуле: |
|
|
d 2 |
|
v |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
1 |
|
1 , где |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
°С.
[4]
G1 |
|
|
Q |
|
|
2 102 |
|
1,01 |
G2 |
|
|
|
Q |
|
|
2 102 |
0,9 |
||||
|
(t |
|
|
1,1 180 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
c |
c |
|
(t |
|
1,01 220 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
t ) |
|
кг/с, |
|
|
|
t ) |
кг/с, |
||||||||||
|
|
|
р1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
р2 |
2 |
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
n |
|
|
|
|
4 1,01 |
|
|
|
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
0,696 3,14 0,0412 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим длину трубы в одном ходе:
L1 |
|
|
F |
|
|
77 |
5,43 |
м. |
|
|
|
|
|||||
|
d1 |
|
2 3,14 0,041 55 |
|||||
|
2 |
n |
|
|
Полная длина трубы l = 2 · l 1 = 2 5,43 = 10,86 м.
Живое сечение для прохода воздуха
|
G2 |
|
0,9 |
2 |
||
f |
|
|
|
|
|
0,513м . |
|
|
|
|
|||
|
2 |
v2 |
|
0,876 |
2 |
Число труб, расположенных поперек потока, равно:
n1 |
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
0,513 |
|
7 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
l1 |
(S1 |
d2 ) |
5,43 (1,3 |
0,045 |
0,045) |
|||||||||||
|
|
|
|
. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда число труб, расположенных вдоль потока, составит: |
||||||||||||||||
n |
|
|
n |
|
55 |
|
7,86 . |
|
|
|
||||||
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
n1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Принимаем число труб n2 = 8. |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гидродинамический расчет |
||||
Определяем |
гидравлические сопротивления первичного теплоносителя |
(для трубного пространства):
Сопротивление трения по формуле (5.1):
P |
|
l |
|
|
|
v |
2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
ж1 |
1 |
, Па. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
т1 |
1 |
d1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
Коэффициент сопротивления трения: |
||||||||||||||
|
0,3164 |
|
|
|
|
|
0,3164 |
|
0,0259 . |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 |
Re0,25 |
|
(2,22 104 )0,25 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
ж1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление трения: |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
10,86 |
|
0,696 202 |
||||||
P |
0,0259 |
|
|
|
|
|
|
|
|
950 Па. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
т1 |
|
|
|
|
|
0,041 |
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим потери давления в местных сопротивлениях:
34
P |
|
|
|
|
|
v2 |
м1 |
|
ж1 |
1 , Па. |
|||
м1 |
|
|
|
2 |
||
|
|
|
|
|
Величина коэффициента местного сопротивления м1 зависит от вида местного сопротивления [1,3] (прил. 2):
– входная и выходная камеры (удар и поворот) м1 = 2 · 1,5 = 3.
Потери давления в местных сопротивлениях:
P |
3 |
0,696 20 |
2 |
= 417,6 Па. |
|
|
|||
|
|
|||
м1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Общее сопротивление первичного теплоносителя:
P P |
P |
950 417,6 1367,6Па. |
|
1 |
т1 |
м1 |
|
Мощность, необходимая для перемещения первичного теплоносителя:
N1 |
|
|
P1 |
G1 |
|
1367,6 1,01 |
3,96 |
кВт. |
||
|
ж1 |
103 |
0,696 0,5 103 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем гидравлическое сопротивление вторичного теплоносителя
(для межтрубного пространства):
Сопротивление трения:
P |
|
|
|
|
|
v2 |
2 |
|
ж 2 |
2 , Па. |
|||
т2 |
|
|
|
2 |
||
|
|
|
|
|
Коэффициент сопротивления трения 2 при поперечном обтекании пучка труб находят по формуле (5.4):
2 (4 6,6 m) Re20,28 (4 6,6 8 2) 3380 0,28 11,26 ,
где т = 2 · n2 – число труб по направлению движения теплоносителя.
Рис. 7. Воздухоподогреватель (к примеру 2)
Потери давления на трение при движении воздуха:
|
|
|
|
|
|
|
|
0,876 22 |
|
||
P |
|
11,26 |
|
|
2 39,68 Па. |
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
т2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем потери давления в местных сопротивлениях: |
|||||||||||
P |
|
|
|
|
|
|
|
v2 |
|
||
|
м2 |
|
ж2 |
2 , Па. |
|
||||||
|
м2 |
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина коэффициента местного сопротивления |
м2 зависит от вида |
||||||||||
местного сопротивления (прил. 2): |
|
||||||||||
– входная и выходная камеры (удар и поворот) |
= 2 · 1,5 = 3. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м2 |
|
– поворот на угол 180° из одной секции в другую через промежуточную |
|||||||||||
камеру |
|
|
= |
2,5. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
м2 |
|
|
|
|
|
Суммарный коэффициент местного сопротивления: |
|
||||||||||
|
м2 |
|
|
|
|
3 2,5 5,5. |
|
||||
|
|
м2 |
|
|
м2 |
|
|
|
Потери давления в местных сопротивлениях:
36
Pм2 5,5 0,876 22 9,64Па. 2
Общее сопротивление вторичного теплоносителя
P2 Pт2 Pм2 39,68 9,64 49,32 Па.
Мощность, необходимая для перемещения вторичного теплоносителя:
N2 |
|
|
P2 |
G2 |
|
49,32 0,9 |
0,098 |
кВт. |
||
|
ж2 |
103 |
0,876 0,5 103 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 3
Определить величину поверхности теплообменника и основные размеры
вертикального четырехходового трубчатого теплообменника, предназначенного
для нагрева воды от |
t |
|
t |
|
|
||
2 = 30 °С до |
2 = 90 °С. Вода движется внутри латунных |
||||||
трубок ( лат |
|
|
|
|
d2 |
d1 |
1 |
|
|
|
|
2 |
|||
= 102 50 Вт/(м°С)) диаметром d2/d1 = 16/14 мм, |
мм, со |
||||||
скоростью |
v2 = 1 м/с. Греющим теплоносителем является сухой насыщенный |
||||||
водяной пар с давлением |
Р = 0,143 МПа и скоростью v1 = 10 м/с, который |
конденсируется на внешней поверхности трубок. Количество передаваемой теплоты Q = 2200 кВт. Потери теплоты в окружающую среду не учитывать.
i
где
Тепловой расчет Определяем параметры греющего пара для давления Р = 0,143 МПа [9],
= 2691,4 кДж/кг, i = 461,4 кДж/кг, ts = 110 °С.
Определяем расход первичного теплоносителя:
G1 |
|
|
|
Q |
|
|
2200 |
|
0,99 |
кг/с. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
i i |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
2691,4 461,4 |
|
|
|
||||||||
Определяем расход вторичного теплоносителя: |
|||||||||||||||
G2 |
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
2200 |
|
8,8 |
кг/с. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
с |
|
(t |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
р2 |
t ) 4,187 |
(90 30) |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
ср2 |
= 4,187 |
|
кДж/(кг°С) |
– теплоемкость воды при средней температуре |
t2 = 60°С.
37
Для расчета коэффициента теплоотдачи к внешней поверхности трубки при конденсации пара надо знать температуру внешней поверхности стенки и
высоту трубки. Эти значения неизвестны, поэтому расчет проводим методом последовательных приближений. Определяем среднелогарифмический температурный напор.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8. |
tср |
|
t t |
|
|
90 30 |
|
43,5 °С. |
|||||||
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
t |
|
t |
|
|
110 30 |
|
||||||
|
|
ln |
|
|
s |
2 |
|
|
ln |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
s |
t |
|
|
110 |
90 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Задаемся температурой стенки в первом приближении
t |
|
t |
|
tл 110 |
43,5 |
|
88 |
ст |
s |
|
|||||
|
|
2 |
2 |
|
°С. |
||
|
|
|
|
|
Задаёмся высотой трубок H = 2 м.
Приведённая высота поверхности (длина трубки):
Z tл H A .
При ts = 110 °С по табл. 8–1 [5], A = 60,7 Вт/м°С, B = 6,95· 10–3 м/Вт.
Z |
tл H A |
43,5 |
2 60,7 2680>2300. |
|
|
|
|||
|
2 |
2 |
|
|
Режим течения пленки конденсата турбулентный.
При пленочной конденсации сухого насыщенного пара и смешанном режиме течения пленки конденсата средний по длине коэффициент теплоотдачи определяют по формуле:
38
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pr |
0,25 |
|
0,5 |
|
4 / 3 |
|
||||||||
Re1 |
253 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Pr |
|
|
|
(Z 2300) . |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
0,069 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Prст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь Рr, Рrст – числа Прандтля для конденсата. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
При ts =110°С, Рr =1,60 при tст1 |
= 88°С, Рrст1 = 2,0. |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
4 / 3 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Re1 253 |
0,069 |
|
|
|
Pr |
|
|
(2680 2300) |
|
1770 . |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая, что Re1 t H B находим: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Re1 |
|
|
|
|
|
1770 |
|
|
|
|
5770 Вт/м2·°С. |
|
||||||||||
1 |
|
|
tл |
|
|
|
|
22 2 6,95 10 3 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
B |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Определим коэффициент теплоотдачи к воде. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
Среднеарифметическая температура воды |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
t |
t |
30 90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
t |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
60 °С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Число Рейнольдса для вторичного теплоносителя (вода) |
||||||||||||||||||||||||||||||
Re |
|
|
|
|
|
|
1 0,014 |
|
2,93 104 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
ж2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
0,478 10 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Режим |
|
движения |
|
воды |
турбулентный, |
поэтому число Нуссельта |
рассчитывают по формуле:
|
|
|
0,8 |
|
|
Pr |
|
0,25 |
Nu |
|
0,021Re |
Pr 0,43 |
|
ж2 |
. |
||
2 |
ж 2 |
|
||||||
|
|
ж2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Prст2 |
|
|
Перепад температур по толщине стенки оцениваем в 1 °С, тогда
tст2 tст1 1 88 1 87 °С и Prст2 |
2,03, |
|
|
||||||||
|
|
4 |
|
0,8 |
|
0,43 |
2,98 |
0,25 |
|
||
Nu |
2 0,021 (2,93 10 |
|
) |
|
2,98 |
|
|
|
|
|
138,41, |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2,03 |
|
|
|
|
Nu |
|
ж2 |
138,41 |
0,659 |
6510 Вт/м2·°С. |
||
2 |
2 |
1,4 10 3 |
|||||||
|
|
d |
|
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи от пара к воде:
K |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2980 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 10 3 |
|
|
1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
,0.25 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
5770 |
102 |
Рг |
|
|
|
|
2 |
|||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6510 |
|
Вт/м ·°С. |
|||||||||
Ш2 = 0,021–Кеж 0,8–Ргж |
0,43– |
|
|
|
|
ж,, |
|
|
|
Средняя плотность теплового потокаРг,
12 У
Перепадq температурK t по толщине стенки оцениваем в 1°С, тогда
л = 2980 · 43,5 = 130 кВт/м2.
39
Поверхность теплообмена в первом приближении
F |
Q |
|
2200 |
|
16,9 м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Число трубок в одном ходе |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
4G2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 8,8 |
|
|
58 |
|||||||
2 |
|
|
d12 v2 |
983,2 3,14 1,4 10 2 2 1 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
Число ходов 4 и всего трубок п = 4 · 58 = 232. |
|||||||||||||||||||||||||||||
Высота трубок в первом приближении |
|
||||||||||||||||||||||||||||
H |
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
16,9 |
|
|
|
1,55 м. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
d |
ср |
n |
3,14 1,5 10 2 |
232 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Температура стенок трубок |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
t |
|
t |
|
|
|
|
|
q |
|
110 |
130 103 |
57,5°С; |
|
||||||||||||||||
ст1 |
s |
|
1 |
5770 |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
t |
|
t |
|
|
|
|
|
|
q |
|
87,5 |
130 103 |
1 10 3 86,2 °С. |
||||||||||||||||
ст2 |
ст1 |
|
лат |
|
102 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Полученные значения величин |
Н, tст1 , |
tст2 отличаются более чем на |
10%, поэтому производим повторный расчет, принимая Н = 1,5 м, tст1 = 88°С, tст2 = 86 °С.
Повторный расчет Пусть приведенная высота поверхности (длина трубки) равна:
Z t H A = (110 – 88)·1,5·60,7 = 2190 < 2300.
Режим течения пленки конденсата ламинарный, поэтому расчет ведем по формуле:
Re1 3,8 z0,78 3,8 21900,78 1530 ,
|
|
|
Re1 |
|
|
1530 |
|
6120 |
2 |
|
1 |
|
|
|
|
Вт/м ·°С. |
|||||
t H |
B |
22 1,5 6,95 |
10 3 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Для вторичного теплоносителя при tст2 = 86,0°С, Рrст =1,96.
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
Pr |
|
0,25 |
|
|
|
|
||
Nu |
|
0,021Re |
Pr 0,43 |
|
ж2 |
|
|
, |
|
|
|
|
||||
2 |
ж 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
ж2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Prст2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
4 |
|
0,8 |
|
|
|
0,43 |
|
2,98 |
0,25 |
|
|
Nu |
2 0,021 (2,93 10 |
|
) |
|
|
2,98 |
|
|
|
|
139,5 . |
|||||
|
|
|
|
1,96 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи:
40