Тепловой расчет вертикального подогревателя сетевой воды

Министерство  образования РФ

Иркутский государственный технический университет 

Кафедра теплоэнергетики 
 
 
 
 

                                     Курсовая работа по дисциплине 

                        

                          Тепломассообмен  (ТОТ Ч.2)

           

           ТЕПЛОВОЙ  РАСЧЁТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

СЕТЕВОЙ ВОДЫ

 
 
 

                                          
 
 
 
 

                                                                                                     

                                                                                                          Выполнил ст. гр. ЭСТ-06-2

                                                                                                                        Горбунов И.В. 

                                                                                                          Проверил доцент К.Т.Н.

                                                                                                                           Домрачев Б.П. 
 
 
 
 

                                                      Иркутск 2008

Содержание 

1.	Введение	3
2.	Задание	5
3.	Тепловой расчёт вертикального подогревателя сетевой  воды	6
3.1	Определение мощности теплового потока	6
3.2	Средний температурный напор	6
3.3	Определение количества труб в пучке	7
4.	Первое приближение	7
5.	Второе приближение	8
6.	Третье приближение	13
7. 8. 10. 11  12            13   14	Четвертое приближение Пятое приближение Шестое приближение Седьмое приближение Восьмое приближение Девятое приближение Определение диаметра барабана  Литература	15 17 19 21 23 25 27  28

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.  Введение  

Подогреватели сетевой воды вертикальные (ПСВ) 

Сетевые подогреватели служат для  подогрева паром из отбора турбин сетевой воды, используемой для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения  тепловых потребителей. В зависимости  от температурного графика тепловых сетей подогрев воды  в сетевых подогревателях осуществляется от 40 – 70°С до 70 – 120°С. Поэтому в качестве греющей среды используется пар из двух совместно регулируемых теплофикационных отборов турбин с интервалом давлений в нижнем отборе от 0,05 до 0,2 МПа, а в верхнем – от 0,06 до 0,25 МПа. 
 

Рис 1. Вертикальный сетевой подогреватель ПСВ-315- 14-23 

А,Б  – патрубки подвода и отвода сетевой  воды, В – подвод греющего пара,   Г – подвод конденсата из других ПНД, Д – отвод конденсата пара, 1 – верхняя водяная камера, 2 – корпус подогревателя, 3 – трубная система, 4 – анкерные трубы, 5 – «плавающая» водяная камера, 6 – анкерные связи трубной доски. 
 
 

На рис.1 изображён вертикальный сетевой подогреватель ПСВ-315-14-23. В марке аппарата отражены его характеристики: аббревиатура (ПСВ) – назначение, первое число – площадь поверхности теплообмена, м² (315), второе и третье числа – рабочие давления в паровом и водяном пространстве, кгс/см².

Основными отличиями ПСВ от ПНД, изображённого  на рис.1 является то, что поверхность  нагрева выполнена в форме  пучка 3 из прямых труб диаметром 19×1мм и наличие нижней “плавающей” водяной камеры 5 и трубной доски. Использование прямых труб объясняется тем, что сетевая вода хуже очищена, чем питательная и содержит больше примесей, поэтому требуется периодическая чистка труб.

Сетевая вода подводится и отводится через  патрубки А и Б в своде верхней  водяной камеры 1. Верхняя и нижняя водяная камеры соединены с трубными досками анкерными связями. Верхняя  трубная доска жёстко соединены  с корпусом подогревателя 2. Концы  труб развальцованы в верхней и нижней трубных досках.  

Поэтому нижняя водяная камера висит на трубах и свободно может перемещаться относительно корпуса при нагревании и удлинении труб, так как труба изготовлена из латуни, а корпус – из стали и при одной и той же температуре удлинение различно.

Верхняя и нижняя водяные камеры имеют  перегородки для организации двух – или четырёхходового движения воды с целью увеличения скорости и коэффициента теплоотдачи и уменьшения площади поверхности нагрева.

 Пар подаётся в подогреватель в патрубок В в верхней части корпуса и совершает зигзагообразное поперечное движение благодаря горизонтальным перегородкам по высоте подогревателя. Конденсат греющего пара отводится через нижний патрубок Д. Через патрубок Г подводится дренаж  от подогревателя с более высоким давлением греющего пара. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.  ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

  Условие: 

   Сетевая вода при давлении P₂ и с расходом  G₂ и скоростью ω подаётся в вертикальный сетевой подогреватель (ПСВ) с температурой и, совершив по латунным трубам (латунь Л68, , диаметр 19x1 мм) m ходов, выходит из аппарата с температурой .Греющей средой является насыщенный пар с давлением P₁ и температурой (t_н), который проходит в межтрубном пространстве и конденсируется на наружной поверхности труб.

 

Определить: 

Определить  площадь поверхности теплообмена  подогревателя, количество и длину  труб, диаметр корпуса аппарата. Теплопотери с наружной поверхности подогревателя Q_п принять равными 1% теплоты, отдаваемой паром Q₁. Исходные данные для расчёта приведены в таблице №1. 
 
 
 

Таблица №1

Вариант №	Греющая среда- пар		Нагреваемая среда – сетевая вода						ДЗ
	P1, МПа		P2, МПа	G2, кг/с	ω, м/с			m
2	0,78	169,4	1,57	25	2	70	150	4	2

 
 
 

Латунь  Л68

=17мм=0,017м

=19мм=0,019м 
 
 

 Определить: F, N, L -? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.  Тепловой расчёт вертикального подогревателя сетевой воды 

3.1. Определение мощности теплового потока 

  Q₂ = G₂c_p2 (t”₂ – t’₂) - тепловой поток воспринимаемый водой  

           

      

          При  = 110     = 4,233  

 Q₂ =

          - массовый расход воздуха    - средняя массовая                                                                                                               

 Q₁ = Q₂//h ,  где /h = 0,99 т.к. потери тепла 1%                                       изобарная теплоёмкость

 

  теплота отдаваемая горячим теплоносителем

  теплота воспринимаемая холодным теплоносителем

   
 
 

3.2 Средний температурный напор 

  ; при МПа       тем-ра насыщения

                                                                                                     тем-ра воды на входе                  

                                                                                                  

                                                                                                   тем-ра воды на выходе

   33,3            
 
 

 

3.3 Теплоотдача при вынужденном течении жидкости внутри труб 

  ;                при = 110    

                                

                                                                                     ,          

   

  - значит режим турбулентный 

    ,            при = 110   Pr=1.60 

   
 

  

  

 

    
 

3.4 Определение количества труб в пучке      

  

Количество  труб в одном ходе воды определяется из уравнения неразрывности потока                                                                                                                 

  ,       при  = 110   - плотность воды по средней тем-                                                                                                                                

                                                                                                                температуре

количество труб в одном ходе

                              

- количество труб в пучке 
 
 
 

4. Первое приближение. 

Пусть коэффициент теплоотдачи к=3000  

1. Рассчитать площадь поверхности теплообмена:

 

 
 
 
 

2. Рассчитать длину труб: 

               

     

 
 
 
 
 

5. Второе приближение. 

Графо-аналитический  метод расчета 

Применение  этого метода обусловлено  тем, что тем-ра наружной поверхности неизвестна,

что затрудняет определение плотности теплового потока.