Расчет теплообменного аппарата

Методика теплового расчета подогревателя. Определение температурного напора и тепловой нагрузки. Расчет греющего пара, коэффициента наполнения трубного пучка, скоростных и тепловых показателей, гидравлического сопротивления. Прочностной расчет деталей.

Московский Государственный технический университет им Н.Э. Баумана

Калужский филиал

Расчетно-пояснительная записка

по курсовому проекту

«Расч е т теплообменного аппарата»

Калуга

2008 г.


Содержание

Исходные данные

Тепловой расчёт подогревателя

Прочностной расчёт деталей подогревателя

Краткое описание работы подогревателя

Курсовая научно–исследовательская работа студентов

Список использованной литературы


Исходные данные

1. Давление пара Pп, МПа 3

2. Температура пара tп, ºC 233,34

3. Расход питательной воды Gв, кг/с 41,67

4. Температура воды на входе t′в, ºC 155

5. Температура воды на выходе t″в, ºC 200

6. Давление воды на входе Pв, МПа 22

7. Скорость пара на входе ωп, м/с 20

8. Материал трубок Х18Н10Т

9. Диаметр трубок dн/dв, мм 30/25

10. Коэффициент теплоотдачи материала трубок λст, Вт/М∙К 16,3

11.Толщина отложений hотл, м 0

12. Тип трубок U-образные

13. Тип перегородок сегментные

14. Шаг треугольной разбивки трубок t, мм 40

15. Гидравлическое сопротивление по воде ∆Pв, КПа 20

Тепловой расчёт подогревателя

1.Средний температурный напор:

ºC;

2.Средняя температура питательной воды:

ºC


[1]

Принимаем

3.Тепловая нагрузка:

4.Расход греющего пара:

5.Число трубок:

6.Коэффициент наполнения трубного пучка:


7.Диаметр трубного пучка:

8.Ширина прохода трубного пучка при набегании парового потока:

9.Коэффициент сужения фронтального сечения:

10.Площадь проходного сечения для пара:

11.Высота парового отсека:

12.Средняя длина трубки между перегородками:

13.Число Прандтля воды:


14.Число Рейнольдса воды:

15.Коэффициент теплоотдачи к воде:

16.Температурный напор между паром и наружной стенкой трубки:

Принимаем ºC;

17. Средняя температура конденсатной плёнки:

ºC;

[1]


18.Коэффициент теплоотдачи от неподвижного пара при ламинарном течении конденсатной плёнки:

19.Число Рейнольдса конденсатной плёнки:

20.Коэффициент, учитывающий волновое течение конденсационной плёнки:

21.Величина :


Отсюда следует, что течение конденсата ламинарное;

22.Коэффициент теплоотдачи при конденсации неподвижного пара:

23.Средняя скорость пара:

24.Скоростной коэффициент:

25.Коэффициент теплоотдачи при конденсации движущегося пара:

26.Суммарное термическое сопротивление стенки трубки, отложений и воды:

27.Коэффициент теплопередачи:


28.Удельный тепловой поток:

29.Температурный напор между паром и наружной стенкой трубки:

30.Поверхность теплообмена:

31.Длина трубок:

32.Геометрическая характеристика трубного пучка:


33.Число отсеков по пару:

33.Коэффициент сопротивления трения по воде:

34.Гидравлическое сопротивление по воде:

Для того, чтобы начать чертить ПВД необходимо провести расчёты на прочность, а также некоторые конструктивные размеры.

Прочностной расчёт деталей подогревателя

1. Толщина стенок паровой камеры:

2. Толщина трубной доски:

3. Размеры и количество болтов для фланцевых соединений:

Краткое описание работы подогревателя

На рисунке представлена конструкция подогревателя высокого давления. Подогреваемая вода, подаваемая из деаэратора, поступает во входной патрубок 1, через него попадает в водяную камеру 2, разделённую на 3 части перегородками. Далее через отверстия в трубной доске, выполненной за одно с водяной камерой, подогреваемая вода поступает в трубный пучок U-образной формы 3, омываемый греющим паром. Благодаря сегментным перегородкам 4 пар, подаваемый из отбора от ступени турбины, совершает продольно – поперечное обтекание трубного пучка, что улучшает подогрев воды, конденсируясь на стенках трубок. Пройдя 1 ход трубного пучка, подогретая вода снова попадает в водяную камеру, затем в следующий ход и так по всем ходам, а затем через выходной патрубок 8 к парогенератору. Сконденсировавшийся греющий пар скапливается в конденсатосборнике 5, расположенным в нижней части подогревателя, и удаляется через отверстие в днище. Далее конденсат подаётся в деаэратор. Контроль уровня конденсата в подогревателе производится с помощью водоуказательного прибора, для аварийного отключения подогревателя в случае превышения допустимого уровня конденсата производится уравнительным сосудом 6.

Конденсат удаляется из конденсатосборника через патрубок 7. Транспортируется подогреватель с помощью проушин 9, крепление на месте установки осуществляется с помощью упорных лап 10.Детали подогревателя изготовлены из нержавеющей стали.

Курсовая научно – исследовательская работа студентов

Необходимо аналитически исследовать влияние изменения величины давления пара на:

1. Температуру насыщения пара.

2. Средний коэффициент теплоотдачи.

3. Поверхность теплообмена.

Изменяем давление пара от 2,25 МПа до 3,5 МПа через 0,25 МПа.

Вывод.

На основе представленных выше расчётов и построенных графиков, можно сделать следующие выводы о влиянии изменения величины давления пара на:

1. Температуру насыщения пара.

2. Средний коэффициент теплоотдачи.

3. Поверхность теплообмена.

А именно:

1. С увеличением давления пара температура насыщения увеличивается практически линейно.

2. С увеличением давления пара изменение величины поверхности теплообмена происходит приблизительно по экспоненциальному закону.

Главный вывод: с увеличением давления пара возрастает величина значения среднего коэффициента теплопередачи, таким образом – эффективность ПВД возрастает с увеличением давления пара.


Список использованной литературы

1. С.Л. Ривкин, А.А. Александров Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия,1984 г.

2. А.М. Бакластов Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок. М.: Энергия, 1970 г.

3. Методическое указание по курсовому проектированию теплообменных аппаратов.