Уточненный расчет коэффициентов теплоотдачи. Окончательный выбор теплообменного аппарата

Уточненным называется расчет коэффициентов теплоотдачи с учетом температуры стенки. Расчет температуры стенки ведем методом последовательных приближений. Первое приближение. Задаем температуру стенки со стороны пара, равным = 125 ℃. Расчет коэффициента теплоотдачи при конденсации пара с учетом температуры стенки на пучке горизонтальных труб будем вести по формуле

 

 

где = 0,58 (см. выше);

 At = 7268 ‒ значение функции при температуре конденсации пара           Tп = t1.ср = 132℃;

d = 0,025 м ‒ наружный диаметр горизонтальных труб в аппарате;

∆t‒ разность температур между паром и стенкой. 

Так как  = 125 ℃, то ∆t = 132-125 = 7℃.

 

   

 

Удельная тепловая нагрузка со стороны пара

 

= · = 8342,4 ∙7 = 58396,8 Вт/м2.

 

Рассчитываем температуру стенки со стороны воды

=  ‒ · = 132 ‒ 58396,8·  = 111,1℃

 

При такой температуре для воды

 

С учётом температуры стенки

 

 

 

              =

Удельная тепловая нагрузка со стороны воды

 

= ·[ ‒ ] = ·(111,1-64,5) = 299558,8 Вт/м2.

 

299558,8 >>55240,25 поэтому расчет температуры стенки продолжаем, задаваясь другим значение температуры стенки со стороны пара.

 

Второе приближение.

Задаемся температурой стенки со стороны пара, равным 

 

 

 = 113℃, тогда ∆t = 132 ‒113= 19℃.

 

По формуле

 

 = 6499,5 Вт/(м2 · К);

 

Удельная тепловая нагрузка со стороны пара

 

 = ·  = 6499,5 ∙ 19 = 123490,5 Вт/м2.

 

Рассчитываем температуру стенки со стороны воды

 = 132 ‒ 123490,5  ·  = 84,7℃

 

При этой температуре для воды

 

С учетом температуры стенки

 

 

 

              =

Удельная тепловая нагрузка со стороны воды

 

= ·[  ‒ ] =6049,3·(84,7-64,5) = 122195,9 Вт/м2.

 

Средняя сдельная тепловая нагрузка

 

 

Сравнивая  с  , приходим к выводу, что отклонение

 

 

т.е. не превышает 5 %, поэтому расчет можем считать законченным. Удельные тепловые потоки по обе стороны стенки равны.

 

 

.

 

 

=132℃

 

 

              Пар

 

                                                                                                 Вода

=113℃

                                                                              =84,7℃

 

 

                                                                                        =64,5℃

 

 

 
                                                                     

 

Рисунок 1 ‒ схема процесса теплопередачи

 

По формуле коэффициент теплопередачи

 

 

Расчетная площадь поверхности теплообмена по формуле

 

По ГОСТ 15122-79 окончательно выбираем двухходовой аппарат диаметром 600 мм, с числом труб n=244 шт., с длиной труб L = 4000 мм и F= 76 м2.

 

Обозначение теплообменного аппарата

1. Диаметр кожуха D = 600 мм по ГОСТ 9617-76.

2. Тип аппарата ТНВ ‒ теплообменник с неподвижными трубными решетками вертикальный.

3. Условное давление в трубах и кожухе ‒ 1,0 МПа.

4. Исполнение по материалу ‒ М1.

5. Исполнение по температурному пределу ‒ 0 ‒ обыкновенное.

6. Диаметр трубы ‒ 25 мм.

7. Состояние поставки наружной трубы ‒ Т‒ гладкая.

8. Длина труб ‒ 4,0 м.

9. Схема размещения труб ‒ III ‒ по вершинам равносторонних треугольников.

10. Число ходов ‒ 2.

11. Группа исполнения ‒ А.

 

Гидравлический расчёт

 

Цель гидравлического расчета – определение величины сопротивлений различных участков трубопроводов и теплообменника и подбор насоса, обеспечивающего заданную подачу и рассчитанный напор при перекачке воды.