Тепловой расчет контактного теплообменного аппарата

 

Исходные данные

 

-

 

расход природного газа на одну методическую нагревательную печь;

 - коэффициент избытка воздуха;

 - температура воды на входе в контактную камеру.

 - температура воды на выходе из контактной камеры;

 - температура газов после рекуператора.

Насадка из колец Рашига типа: А В С = 50 50 5 мм.

Общий объем продуктов сгорания в контактной камере

 

 

где:  - количество методических нагревательных печей;

 - объем (при ) продуктов сгорания 1 м³ природного газа из газопровода Ставрополь - Москва (I-нитка) [Л. 6 табл. 2.9].

 - теоретически необходимый объём воздуха для сжигания 1 м³ природного газа из того же газопровода [Л. 6 табл. 2.9].

Полный объем дымовых газов:

 

3.
Массовый расход сухого газа

 

 

где: плотность продуктов сгорания при НУ [Л. 7 табл. 16 приложений];

  начальная влажность продуктов сгорания:

 

 

где: - объём водяных паров [Л. 6 табл. 2.9];

 - плотность пара при НУ [Л.2, стр. 41];

 

 - объем сухих дымовых газов;

 - плотность сухих дымовых газов при НУ.

 

Температура дымовых газов на выходе

 

 (задаём);

- относительная влажность дымовых газов на выходе.

 

Энтальпия воды на входе

 

где: - теплоемкость воды [Л. 7].

 

Энтальпия воды на выходе

 

 

7. Конечное влагосодержание продуктов сгорания

, при  и относительной влажности дымовых газов на выходе  (по I-d - диаграмме).

Энтальпия дымовых газов на выходе

, при  (по I-d - диаграмме).

Энтальпия дымовых газов на входе

, при  и  (по I-d - диаграмме).

Определяем расход воды на входе в контактную камеру, из уравнения теплового баланса КТА

 

 

где:  - количество сконденсированной из дымовых газов влаги.

Определяем расход воды на выходе из контактной камеры

 

Определение точек процесса

Для нахождения положения точек процесса в I-d - диаграмме разделим всю насадку на 10 горизонтальных участков. В соответствии с этим, температура газа будет понижаться на определенную величину:

 

 

13. Определение температур воды по участкам:

1) Для 1-го участка:

 

 

Из этого уравнения найдем , обозначив отношение:

;  (по I-d - диаграмме).

 

)   Для второго участка:

 

;  (по I-d - диаграмме).

)   ;  (по I-d - диаграмме).

)   ;  (по I-d - диаграмме).

)   ;  (по I-d - диаграмме).

)   ;  (по I-d - диаграмме).

)   ;  (по I-d - диаграмме).

)   ;  (по I-d - диаграмме).

)   ;  (по I-d - диаграмме).

 

Расчёт показывает, что сходимость достаточно высокая:

Разность между  по заданию и по расчёту составляет

По рассчитанным величинам строим процесс охлаждения дымовых газов в I-d - диаграмме.

Определяем максимальное влагосодержание газов в процессе:

.

Тепловая мощность КВН

 

 

Средний температурный напор

а) средний логарифмический:

 

б) средний, рассчитанный по участкам:

 

 

Температурный напор, рассчитанный по участкам, точнее. Поэтому в расчетах принимаем его значение.