Гидродинамический расчет

Тепловой расчет

Определяем параметры греющего пара для давления:

При давлении , энтальпия на верхней пограничной кривой равна = кДж/ , при температуре = , энтальпия на нижней пограничной кривой равна = кДж/

Определяем расход вторичного теплоносителя:

где кДж/ С – теплоёмкость воды при средней температуре C.

Для расчёта коэффициента теплоотдачи к внешней поверхности трубки при конденсации пара надо знать температуру внешней поверхности стенки и высоту трубки.Эти значения неизвестны, поэтому расчёт проводим методом последовательных приближений. Определяем среднелогарифмический температурный напор.

Задаёмся температурой стенки в первом приближении

Задаёмся также высотой трубок H=2м

Приведённая высота поверхности составляет:

При температуре C по табл. 8-1

Режим течения плёнки конденсата турбулентный.

При плёночной конденсации сухого насыщенного пара и смешанном режиме течения плёнки конденсата средний по длине коэффициент теплоотдачи определяют по формуле:

Здесь – числа Прандля для конденсата

При температуре C число Прандля составляет при температуре C

Число Прандля составит

Учитывая, что находим коэффициент теплоотдачи при конденсации:

Определим коэффициент теплоотдачи к воде.

Среднеарифметическая температура воды равна:

При температуре физические свойства воды составят:плотность =988,1 кг/ ; кинематическую вязкость =0,556* м/ ; коэффициент теплопроводности =0,648 Вт/ С; число Прандтля = 3,54.

Число Рейнольдса для вторичного теплоносителя (вода) равно:

Режим движения воды турбулентный, поэтому число Нуссельта рассчитывают по формуле:

Коэффициент теплоотдачи равен:

Коэффициент теплопередачи от пара к воде составляет:

Вт/ *

Средняя плотность теплового потока:

Поверхность теплообмена в первом приближении составляет

Число трубок в одном ходе определим по соотношению:

Число ходов 4 и всего трубок n=4*99=396

Высота трубок в первом приближении равна:

Температура на поверхности трубок со стороны первичного носителя равна:

Температура на поверхности трубок со стороны воды составляет:

Полученные значения величин отличаются более чем на 10% поэтому производим повторный расчёт, принимая

Повторный расчёт

Пусть приведённая высота поверхности равна:

Режим течения плёнки конденсатора ламинарный, поэтому расчёт числа Рейнольдса ведём по формуле:

Тогда коэффициент теплоотдачи равен:

Для вторичного теплоносителя при температуре , число Прандля

Определяем число Нуссельта для вторичного теплоносителя по формуле:

Коэффициент теплоотдачи равен:

Коэффициент теплоотдачи составляет:

Средняя плотность теплового потока равна:

Поверхность теплообмена составит:

Число трубок в одном ходе 99

Число трубок сохраняется прежним: n=4*99=396

Высота трубок во втором приближении равна:

Температуры на поверхностях стенок трубок составляет:

Совпадение полученных значений с ранее принятыми лежит в пределах точности расчёта, таким образом, окончательно принимаем

Определяем внутренний диаметр корпуса теплообменника

Где выбираем шаг труб и коэффициент заполнения трубной решётки

Определяем диаметр парового патрубка по формуле:

При температуре плотность

Соответственно для водяного патрубка имеем

Полученные значения диаметров патрубков следует округлить до ближайших стандартных размеров.

Гидродинамический расчет

Гидравлическое сопротивление пароводяных подогревателей по межтрубному пространству при конденсации пара на пучке вертикальных или горизонтальных трубок, как правило, не определяется. Величина такого сопротивления при нормальной эксплуатации теплообменных аппаратов, работающих с небольшими скоростями греющего пар – до 10м/с в межтрубном пространстве, очень мала.

Коэффициент сопротивления трения рассчитан по соотношению: