Гидродинамический расчет

Тепловой расчет

Определяем среднеарифметическую температуру дымовых газов:

⁰С

При температуре t₁=245⁰С из (1) находим физические свойства дымовых газов:

Плотность ρ₁=0,682кг/м³; удельную теплоемкость С_p1 =1,1095 кДж/кг⁰С; коэффициент теплопроводности λ_ж1 = 4,43 х 10 ^-2 Вт/м ⁰С; кинематическую вязкость ν_ж1=39,3 х 10^-6 м²/с; число Прандтля Pr_ж1=0,66. Число Рейнольдса для потока газов составит:

Число Нуссельта определяем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам труб равен:

Вт/м²⁰С

Определяем среднеарифметическую температуру воздуха:

⁰С

При температуре t₂=65⁰С из (1) находим физические свойства воздуха:

Плотность ρ₂=1,0445 кг/м³; удельную теплоемкость С_p2 =1,007 кДж/кг⁰С; коэффициент теплопроводности λ_ж2 = 2,93 х 10 ^-2 Вт/м ⁰С; кинематическую вязкость ν_ж2=20,35 х 10^-6 м²/с; число Прандтля Pr_ж2=0,695. Число Рейнольдса для потока газов составит:

При шахматном расположении труб и S₁/S₂<2, ε₁=(S₁/S₂)^1/6 и так как S₁=S₂, то ε1=1.

Число Нуссельта определяем по формуле:

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенкам труб равен:

Вт/м²⁰С

Определим коэффициент теплопередачи:

Находим среднелогарифмический температурный напор:

 

Для рассматриваемой схемы движения теплоносителей из графика (2) находим поправку к температурному напору:

При

Величина ε=1, поэтому

 

Поверхность теплообмена воздухоподогревателя равна:

м²

Находим общее число труб

Где

Находим длину трубы в одном ходе:

Полная длина трубы равна l=2*l₁=2,87*2=5,74 м

Живое сечение для прохода воздуха составит:

Число труб, расположенных поперек потока равно:

Тогда число труб, расположенных вдоль потока составит:

Принимаем число труб 10.

Гидродинамический расчет

Определяем гидравлические сопротивления при движении первичного теплоносителя (для трубного пространства):

Коэффициент сопротивления трения определяем по соотношению:

Сопротивление трения равно:

Величина коэффициента местного сопротивления ξ_м зависит от вида местного сопротивления:

Входная и выходная камеры (удар и поворот) ξ_м1=2*1.5=3

Потери давления в местных сопротивлениях составят:

 

Общее сопротивление при движении первичного теплоносителя равно:

Мощность, необходимая для перемещения первичного теплоносителя, составит:

Определяем гидравлическое сопротивление при движении вторичного теплоносителя (для межтрубного пространства):

Коэффициент трения ξ₂ при поперечном обтекании пучка труб находят по формуле:

 

Где m=2*n₂ –число труб по направлению движения теплоносителя.

Потери давления на трение при движении воздуха:

 

Величина коэффициента местного сопротивления ξ_м2 зависит от вида местного сопротивления

-входная и выходная камеры(удар и поворот) ξ’_м2=2*1.5=3

-поворот на угол 180 градусов из одной секции в другую через промежуточную камеру ξ’’_м2=2.5

Суммарный коэффициент местного сопротивления: ξ_м2=ξ’’_м2+ξ’_м2=5.5

Потери давления в местных сопротивлениях при движении вторичного теплоносителя:

 

Общее сопротивление движения вторичного теплоносителя составит:

Па

 

Мощность, необходимая для перемещения вторичного теплоносителя, равна:

 

 

Список литературы:

1. Краснощеков, Е.А. Задачник по теплопередаче/ Е.А. Краснощеков, А.С. Сукмел. – М.:Энергия, 1969. – 262 с.

2. Сухов В.В., Казаков Г.М. Методические указания «Основы расчета теплообменных аппаратов», Нижний Новгород, 1999.