Тепловой расчет подогревателей

Этот расчет делается на основании выбранных подогревателей. Расчет ведется для каждого подогревателя по определенному бланку.

Некоторые данные берутся из расчета схемы БУ. Причем учитывается, что при установке параллельно некоторых подогревателей одной ступени подогрева тепловую нагрузку каждой ступени следует делить на число подогревателей.

Поверочный расчет производится для установления возможностей применения имеющихся или стандартных теплообменных аппаратов для необходимых технологических процессов. При поверочном расчете заданный размер аппарата и условия его работы; требуется определить конечные параметры теплоносителей и теплопроизводительность аппаратов.

Следовательно, цель расчета является выбор условий обеспечивающих оптимальный режим работы аппарата. В некоторых случаях при таком расчете теплопроизводительность аппарата является заданной, а требуется определить, например, расход и начальную температуру одной из сред.

Рассмотрим последовательность конструкторного расчета.

Подбор необходимых исходных данных.

1) Тип теплообменного аппарата (кожухотрубчатый, пластинчатый, ребристый, оросительный, погружной или др.)

2) Теплоносители (газ, пар или жидкость).

3) Теплопроизводительность аппарата: расход одного из теплоносителей и его начальная и конечная температура.

Требуется определить:

1) Физические параметры и скорость движения теплоносителей.

2) Расход другого теплоносителя из управления теплового баланса.

3) Среднюю разность температур (ее называют также движущей силы процесса теплообмена)

4) Коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи

5) Поверхность теплообмена

6) Конструктивные размеры аппарата (диаметр труб, их число и длину, а также диаметр кожуха в кожухотрубчатом аппарате, число и форму пластин в пластинчатом, форму и количество ребер в ребристом, диаметр, длину и количество труб в оросительном теплообменнике и др.)

7) Диаметр патрубков для входа и выхода теплоносителей.

 

 

Таблица 2 – Таблица для расчета пикового подогревателя типа ПСВ-90-7-15

Наименование элемента расчета	Размерность	Расчетные формулы и условные обозначения	Расчет	Результат
Расчетный расход тепла	Вт	Q	Задано
Температура насыщенного пара	^оС	tn	Задано	158,84
Температура воды входящей в подогреватель и выходящей из него	^оС	t1 и t2	Задано	97,81 и 130
Средняя температура воды	^оС			113,9
Разность температур воды на входе и на выходе в подогреватель	^оС			32,19
Среднелогорифмическая разность температур между паром и водой	^оС			42,94
Удельный вес воды при средней температуре	кг/м^3		Таблица Б13	946,9
Площадь сечения трубок одного хода при числе трубок в одном ходу	м^2		Из характеристики подогревателя	0,02584
Скорость воды в трубках	м/с			3,33
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде при нагревании	Вт/м^2К

 

Температура стенки трубок	^оС			123,2
Разность между температурой насыщения пара и стенкой	^оС			35,64
Температура пленки конденсата	^оС			141,02
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара и вертикальной стенки	Вт/м^2К			6304,28
Длина конденсатной пленки	м	Н	Из характеристики подогревателя	1,31
Значение коэффициента	-	А	Рисунок A3
Теплота парообразования при tn	Дж/кг	Ч	Таблица Б14	2244,4
Толщина слоя накипи в стенки трубки	м		Из характеристики подогревателя	0,0002 и 0,00075
Коэффициент теплопроводности накипи и стенки трубок	Вт/м^2К		Принимается	2 и 100
Коэффициент теплопередачи	Вт/м^2К			2157,83
Расчетная поверхность нагрева теплообменника	м^2			69,69
Принятая по типовой конструкции поверхность	м^2	Fпр	Из характеристики подогревателя
Невязка баланса (не менее 10%, но не более 15%)	%			29,14

Продолжение таблицы 2

 

 

Вывод: Подогреватель справиться с нагрузкой

 

Таблица 3 – Таблица для расчета основного подогревателя типа ПСВ-90-7-15

Наименование элемента расчета	Размерность	Расчетные формулы и условные обозначения	Расчет	Результат
Расчетный расход тепла	Вт	Q	Задано
Температура насыщенного пара	^оС	tn	Задано	104,81
Температура воды входящей в подогреватель и выходящей из него	^оС	t1 и t2	Задано	t1=80 t2 =97,81
Средняя температура воды	^оС			88,9
Разность температур воды на входе и на выходе в подогреватель	^оС			17,81
Среднелогарифмическая разность температур между паром и водой	^оС			14,07
Удельный вес воды при средней температуре	кг/м^3		Таблица 5
Площадь сечения трубок одного хода при числе трубок в одном ходу	м^2		Из характеристики подогревателя	0,0259
Скорость воды в трубках	м/с			2,16
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде при нагревании	Вт/м^2К			10355,65
Температура стенки трубок	^оС			94,1

 

 

Продолжение таблицы 3

Разность между температурой насыщения пара и стенкой	^оС			10,71
Температура пленки конденсата	^оС			99,45
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара и вертикальной стенки	Вт/м^2К
Длина конденсатной пленки	м	Н	Из характеристики подогревателя	1,31
Значение коэффициента	-	А	Рисунок 3
Теплота парообразования при tn	Дж/кг	Ч	Таблица 6	2244,4
Толщина слоя накипи в стенки трубки	м		Из характеристики подогревателя	0,0002 и 0,00075
Коэффициент теплопроводности накипи и стенки трубок	Вт/м^2К		Принимается	2 и 100
Коэффициент теплопередачи	Вт/м^2К			3361,34
Расчетная поверхность нагрева теплообменника	м^2			73,27
Принятая по типовой конструкции поверхность	м^2	Fпр	Из характеристики подогревателя
Невязка баланса (не менее 10%, но не более 15%)	%			13,347

 

Вывод: Подогреватель справится с нагрузкой

Таблица 4 – Таблица для расчета охладителя конденсата типа ОГ-35

Наименование элемента расчета	Размерность	Расчетные формулы и условные обозначения	Расчет	Результат
Расчетный расход тепла	Вт	Q	Задано
Температура греющего пара на входе и выходе	^оС	tпв и tов	Задано	104,81 и 90
Температура воды входящей в подогреватель и выходящей из него	^оС	t1 и t2	Задано	70 и 89,98
Средняя температура греющей воды	^оС			97,4
Средняя температура нагреваемой воды	^оС
Большая и меньшая разность температур между греющей и нагреваемой водой	^оС		С температурного графика	20 и 14,83
Среднелогарифмическая разность температур между паром и водой	^оС			17,28
Разность температур воды входящей и выходящей в трубное и межтрубное пространство	^оС			14,83 и 20
Удельные веса греющей и нагреваемой воды при средних температурах	кг/м^3		Таблица 5	960 и 971,8
Скорость воды в трубках	м/с			1,4
Скорость воды в межтрубном пространстве	м/с			1,061

 

Продолжение таблицы 4

Коэффициент при остывании	-	А0	Рисунок 4	13,5
Коэффициент при нагревании	-	Ан	Рисунок 4	9,3
Коэффициент теплоотдачи при охлаждении воды	Вт/м^2К
Коэффициент теплоотдачи при нагревании воды	Вт/м^2К
Толщина слоя накипи в стенки трубки	м		Из характеристики подогревателя	0,0002 и 0,002
Коэффициент теплопроводности накипи и стенки трубок	Вт/м^2К		Принимается	2 и 100
Коэффициент теплопередачи	Вт/м^2К
Расчетная поверхность нагрева теплообменника	м^2			20,484
Принятая по типовой конструкции поверхность	м^2	Fпр	Из характеристики подогревателя
Невязка баланса (не менее 10%, но не более 15%)	%			1,8

 

Вывод: Подогреватель справиться с нагрузкой

 

Таблица 5 – Таблица для расчета охладителя деаэрированной воды типа ОГ-35

Наименование элемента расчета	Размерность	Расчетные формулы и условные обозначения	Расчет	Результат
Расчетный расход тепла	Вт	Q	Задано
Температура греющего пара на входе и выходе	^оС	tпв и tов	Задано	104 и 78
Температура воды входящей в подогреватель и выходящей из него	^оС	t1 и t2	Задано	5 и 31
Средняя температура греющей воды	^оС
Средняя температура нагреваемой воды	^оС
Большая и меньшая разность температур между греющей и нагреваемой водой	^оС		С температурного графика	73 и 73
Среднелогарифмическая разность температур между паром и водой	^оС
Разность температур воды входящей и выходящей в трубное и межтрубное пространство	^оС			73 и 73
Удельные веса греющей и нагреваемой воды при средних температурах	кг/м^3		Таблица 5	965 и 998
Скорость воды в трубках	м/с			5,7
Скорость воды в межтрубном пространстве	м/с			2,6

 

 

Продолжение таблицы 5

Коэффициент при остывании	-	А0	Рисунок 4	12,8
Коэффициент при нагревании	-	Ан	Рисунок 4	6,5
Коэффициент теплоотдачи при охлаждении воды	Вт/м^2К			23439,87
Коэффициент теплоотдачи при нагревании воды	Вт/м^2К			14048,32
Толщина слоя накипи в стенки трубки	м		Из характеристики подогревателя	0,0002и 0,002
Коэффициент теплопроводности накипи и стенки трубок	Вт/м^2К		Принимается	2 и 100
Коэффициент теплопередачи	Вт/м^2К			4276,35
Расчетная поверхность нагрева теплообменника	м^2			23,32
Принятая по типовой конструкции поверхность	м^2	Fпр	Из характеристики подогревателя
Невязка баланса (не менее 10%, но не более 15%)	%			2,2

 

Вывод: Подогреватель справиться с нагрузкой

 

Таблица 6 – Таблица для расчета подогревателя химочищенной воды типа ПСВ-45-7-15

 

Наименование элемента расчета	Размерность	Расчетные формулы и условные обозначения	Расчет	Результат
Расчетный расход тепла	Вт	Q	Задано
Температура греющего пара на входе и выходе	^оС	tпв и tов	Задано	158,84 и 97,81
Температура воды входящей в подогреватель и выходящей из него	^оС	t1 и t2	Задано	31 и 85
Средняя температура греющей воды	^оС			128,32
Средняя температура нагреваемой воды	^оС
Большая и меньшая разность температур между греющей и нагреваемой водой	^оС		С температурного графика	73,84 и 66,81
Среднелогарифмическая разность температур между паром и водой	^оС			70,26
Разность температур воды входящей и выходящей в трубное и межтрубное пространство	^оС			73,84 и 66,81
Удельные веса греющей и нагреваемой воды при средних температурах	кг/м^3		Таблица 5	934 и 985
Скорость воды в трубках	м/с			1,6

 

 

Продолжение таблицы 6

Скорость воды в межтрубном пространстве	м/с			1,7
Коэффициент при остывании	-	А0	Рисунок 4	15,5
Коэффициент при нагревании	-	Ан	Рисунок 4	8,6
Коэффициент теплоотдачи при охлаждении воды	Вт/м^2К			11263,23
Коэффициент теплоотдачи при нагревании воды	Вт/м^2К			6504,07
Толщина слоя накипи в стенки трубки	м		Из характеристики подогревателя	0,0002 и 0,00075
Коэффициент теплопроводности накипи и стенки трубок	Вт/м^2К		Принимается	2 и 100
Коэффициент теплопередачи	Вт/м^2К			2856,87
Расчетная поверхность нагрева теплообменника	м^2			52,65
Принятая по типовой конструкции поверхность	м^2	Fпр	Из характеристики подогревателя
Невязка баланса (не менее 10%, но не более 15%)	%			0,44

 

Вывод: Подогреватель справиться с нагрузкой