Выбор схемы подогревателя:
Принимаем схему подогревателя. Например, подогреватель с u-образными трубками диаметром 
= 
. Жидкость внутри трубок, греющий пар в межтрубном пространстве корпуса.
По давлению р1 определяем параметры на линии насыщения:
- энтальпия 
=2778,17 
;
- температура tн=184,07 
- теплоемкость Сп=2642 
- удельный объем vп =0,1775 
Температура конденсации горящего пара принимается:
tк= tн - (3...5)°=184,07-4,07=180°С
Количество тепла, отдаваемого 1 кг греющего пара в подогревателе:
Средняя температура жидкости в подогревателе:
Физические параметры мазута топочного М40 при температуре 55°С:
- удельная теплоёмкость сж=1915.46
- плотность ρж=939.15 
- динамическая вязкость µж=2045·104 Па·с
- теплопроводность λж=0.1185 
Повышение температуры вязкой жидкости в подогревателе:
Коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду выбирается из промежутка:
η = 1.01…1.05=1.03
Расход греющего пара:
Среднелогарифмическая разность температур вязкой жидкости и греющего пара в подогревателе:
Для дальнейшего расчёта принимаются:
- число ходов выбирается из промежутка: zж=2...8=4
- скорость жидкости в трубах из промежутка: 
Число трубок в одном ходе:
Принимается количество тепловых трубок в одном ходе равным 10.
Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубок выбирается из промежутка:
Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубки к мазуту:
Коэффициент теплопередачи от пара к топливу с учётом загрязнения:
Поверхность нагрева:
Средняя длина трубки одного хода:
Принимаются:
- диаметр патрубков входа и выхода жидкости dпж =0.05...0.1=0.1 м
- диаметр патрубков входа греющего пара dпп =0.02...0.04=0.04 м
|
|
- диаметр патрубка слива конденсата dпк =0.015…0.025=0.02 м
Скорость вязкой жидкости в патрубках входа и выхода:
Скорость пара в патрубке выхода:
Скорость конденсата в сливном патрубке выхода:
Шаг разбивки трубок по треугольнику:
Коэффициент заполнения трубной доски принимается из промежутка:
Внутренний диаметр корпуса:
Удельное гидравлическое сопротивление движению жидкости внутри трубок на 1 погонный метр:
Толщина трубной доски выбирается из промежутка:
Средняя длина трубки одного хода с учётом толщины трубной доски:
Средняя длина пути, проходимого вязкой жидкостью в подогревателе:
Полное сопротивление потоку вязкой жидкости в подогревателе с учётом загрязнения:
Анализ результатов. Сравнение с аналогами
В каталоге был найден аналогичный теплообменный аппарат – подогреватель топлива ПТК-10В-1. Сравнение рассчитанного варианта и существующего аналога с производительностью Gж =5000 кг/ч приведено ниже в таблице 1.
Таблица 1
| Техническая характеристика | Рассчитанный аппарат | ПТК 10В-1 |
| Расход пара Gп, кг/ч | 436,6 | |
Сопротивление потоку топлива,  МПа
| 0,85 | 0,5 |
| Поверхность теплообмена F, м2 | 10,33 |
Как видно из таблицы, расход пара у спроектированного аппарата больше на 36,6 кг/ч, так же значительно больше значение сопротивления потоку топлива чем у подогревателя из каталога, а поверхность теплообмена незначительно (0,33 м2) превышает значение у ПТК 10В-1.
Расчёт охладителя масла
Исходные данные
Расход масла – Gм=10000 
|
|
Температура масла на входе в аппарат – tм1=55°С
Температура масла на выходе из аппарата – tм2=35°С
Марка масла – турбинное Т-46
Температура охлаждающей воды на входе – tв3=20°С
Описание объекта
В судовых энергетических установках, вспомогательных механизмах и системах для смазки трущихся поверхностей механизмов, охлаждения приборов и в качестве рабочего тела в гидравлических системах широко применяются минеральные масла различных марок. Во всех случаях масло участвует в отводе тепла от работающих механизмов.
Для получения требуемых физических параметров, нагретое масло необходимо охлаждать до соответствующей температуры. Охлаждение масла производится в поверхностных теплообменных аппаратах — маслоохладителях.
В судовых условиях для охлаждения масла, как правило, используется забортная вода. Особенности физико-химических свойствмасел (высокая вязкость, низкая теплопроводность и теплоемкость), а также жесткие требования в отношении их высокой чистоты определили конструкции маслоохладителей и требования,предъявляемые к ним при изготовлении и эксплуатации. Вследствие высокой вязкости масла невозможно создать турбулентныйрежим движения, поэтому теплопередача в маслоохладителях происходит при ламинарном режиме течения масла, когда полностью отсутствует турбулизирующее действие естественной конвекции.В связи с этим для интенсификации теплопередачи в маслоохладителях стремятся улучшить перемешивание масла при прохожденииего через теплообменник, используя перегородки или турбулизаторы. При этом улучшение теплоотдачи сопровождается увеличением гидравлического сопротивления.В маслоохладителях с теплообменной поверхностью, состоящейиз гладких круглых трубок, охлаждаемое масло выгоднее направлять в межтрубное пространство с обтеканием трубок поперечным потоком.
|
|
Особенность конструкции маслоохладителя с подвижной доской с сальниковым уплотнением заключается в следующем: одна трубная доска жесткокрепится к фланцу корпуса, а другая трубная доска размещаетсявнутри корпуса и имеет сальниковое уплотнение, состоящее изрезиновых колец распорного кольца инажимного фланца.Маслоохладители с сальниковым уплотнением могут успешно применяться при высоких термических напряжениях, возникающих отразности температур корпуса и трубок и вследствие различных коэффициентов линейного расширения материала. В этом случае подвижная трубная доска скользит в сальнике, что дает хорошую компенсацию. У аппаратов такой конструкции при изготовлении прощеобеспечить чистоту межтрубной полости, так как сборка трубногопучка производится вне корпуса аппарата. Это позволяет производить обдувку или промывку трубок в процессе их комплектования.
Схема кожухотрубного маслоохладителя с прямыми трубками, развальцованными в трубных досках, одна из которых подвижная с сальниковым уплотнением, представлена в приложении 2.