АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Задача № 10

Читайте также:
  1. C) Любой код может быть вирусом для строго определенной среды (обратная задача вируса)
  2. БУДУЩЕЕ – ПЕРЕД ВАМИ СТОИТ НЕЛЕГКАЯ ЗАДАЧА. В ОДИНОЧКУ ВЫ С НЕЙ НЕ СПРАВИТЕСЬ.
  3. Вопрос 10. Задача
  4. Вопрос 18. Задача
  5. Вопрос 24. Задача
  6. Вопрос 26. Задача
  7. Вопрос 36. Задача
  8. Вопрос 38. Задача
  9. Вопрос 40. Задача
  10. Вопрос 42. Задача
  11. Вопрос 6. Задача
  12. Задача 1

Определить площадь поверхности нагрева и длину отдель­ных секций (змеевиков) змеевикового экономайзера парового котла, предназначенного для подогрева питательной воды в количестве

G2 =240 т/ч от t'ж2 =200 °С до t"ж2 = 340 °С (см. рис.).

Вода движется снизу вверх по стальным трубам с = 22Вт/(м∙K)] диаметром

d1/ d2 =45/53 мм со средней скоростью ω = 0, 7м/с.

Дымовые газы (15% С02, 12% Н2О) движутся сверху вниз в межтрубном пространстве со средней скоростью в узком сечении трубного пучка w1 = 15 м/с. Расход газов G1 = 510 т/ч. Температура газов на входе в экономайзер t'ж1 = 750 °С. Трубы расположены в шахматном порядке с шагом поперек потока газов s1 = 2,2 d и вдоль потока s2 = 2,1 d.

 

Решение:

Среднеарифметическая температура воды

tж2 = 0,5 (t'ж2 + t"ж2) = 0,5 (200 +340) = 270 °С

 

При этой температуре физические свойства воды равны соот­ветственно:

ρж2 = 767,9 кг/м3; ср ж2 = 5,07 кДж/(кг∙K); λж2 = 0,590 Вт/(м∙K);

ж2 = 0,133∙ 10–6 м2/с; Рrж2 = 0,88.

 

Количество передаваемой теплоты:

Q = G 2 срж2 (t"ж2 – t'ж2) = ((270∙103) / 3600) ∙ 4,68 ∙ (340–200) = 4,0∙104 кВт.

 

Число Рейнольдса для потока воды

ж2 = (w2 ∙ d1) / υж2 = (0,7 ∙ 4,5 ∙ 10–2) / (0,133 ∙ 10–6) = 2,3 ∙ 105

Опреде­ляем число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи для воды, учитывая, что коэффициент теп­лоотдачи со стороны воды намного больше коэффициента теплоот­дачи со стороны газов и, следовательно, температура стенки трубы близка к температуре воды, полагаем (Рrж2 /Рrс2)0,25 ≈ 1:

Nuж2 = 0,021 ж20,8Рrж20,43 = 0,021(2,3∙105)0,8 (0,88)0,43 = 315;

Рис. 5. к задаче 15.

Для определения температуры газов на выходе из экономайзера примем в первом приближении теплоемкость газа срж1 1,3 кДж /(кг ∙K).

Тогда:

 

t"ж1 = t'ж1 – (Q / (G 1∙ срж1)) = 750 –((4,9∙104) / (510 ∙103∙1,3)) = 749,9 °С

и

tж1 = 0,5 (t'ж1 + t"ж1) = 0,5 (750 + 749,9) = 750 °С.

 

При этой температуре срж1 = 1,240 кДж/(кг∙K) и в результате второго приближения: t"ж1 =750 °С и tж1 = 750 °С.

 

При температуре tж1 = 750 °С физические свойства дымовых га­зов данного состава равны соответственно:

 

Ρж1 = 0,333 кг/м3; λж1 = 0,0850 Вт/(м ∙K); ж1 = 115∙ 10–6 м2/с; Рrж1 = 0,61.

 

Число Рейнольдса для потока газов:

 

ж1 = (w1 ∙ d2) / ж1 = (15 ∙ 5,3 ∙ 10–2) / (115 ∙ 10–6) = 6913

 

Найдем число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи конвек­цией от газов к стенкам труб.

В связи с тем, что число рядов труб вдоль потока неизвестно, расчет ведем для третьего ряда труб. При шахматном расположе­нии для чистых труб по формуле:

 

Nuж1 =0,41 ж10,6Рrж10,33 εs = 0,41(6913)0,6(0,61)0,33 = 65,5.

 

где, так как s1/s2 =1,05, εs ≈ 1;

α'1 = Nuж1 / (λж1 ÷ d2) = 65,5 / ((8,08 ∙ 10–2) ÷ (5,3∙ 10–2)) = 104 Вт/(м ∙K).

 

В промышленных условиях вследствие загрязнения котельных поверхностей нагрева интенсивность теплообмена снижается. Для учета этого полагаем:

 

α1 = 0,8 α'1 = 0,8∙104 = 83,2 Вт/(м ∙K).

 

Определяем коэффициент теплоотдачи излучением от потока га­зов к стенкам труб. Средняя длина пути луча:

 

l= 1,08 d 2 ((s1 ∙ s2 ) / d22) – 0,785) = 1,08 ∙ 0,053 (2,2 ∙ 2,1– 0,785) = 0,219 м.

 

Произведение среднего пути луча на парциальное давление дву­окиси углерода и водяных паров:

 

рСО2 ∙ l = 0,15 ∙ 0,219 = 0,0328 м ∙ кгс/см2;

рН2Оl = 0,12 ∙ 0,219 = 0,0263 м ∙ кгс/см2.

 

Находим степень черноты дымовых газов при средней температуре газов (tж 1 = 750 °С):

 

εг = εСО2 + βεН2О = 0,078 + 1,08 ∙ 0,049 = 0,130.

 

Учитывая, что α1 ‹‹ α2, принимаем tс1 ≈ tж2 + 20 ≈ 250 0С. При этой температуре с помощью тех же графиков находим поглощательную способность газов при температуре поверхности труб:

 

Аг = εСО2 (Тж1 / Тс1)0,65 + βεН2О = 0,064((750 + 273) / (250 + 273))0,65 + 1,08 ∙ 0,07 = 0,18

 

Эффективная степень черноты оболочки:

 

ε'с1 =0,5 с1 + 1) = 0,5 (0,8 + 1) = 0,9

 

Плотность теплового потока, обусловленная излучением,

 

q л = ε'с1 ∙ С0гж1 /100)4Аг с1 /100)4] =

= 0,9 ∙5,7∙ [0,130 ∙ ((750+273)/100)4 – 0,18 ∙ ((250 + 273) /100)4] = 6613 Вт /м2.

 

Коэффициент теплоотдачи, обусловленный излучением,

 

αл =qл / (tж1 – tс1) = 6613 / (750 – 250) = 13,2 Вт/(м2 ∙K).

 

Суммарный коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стен­кам труб:

 

α0 = α1 + αл = 83,2 + 13,2 = 96,4 Вт/(м2 ∙K).

 

Коэффициент теплопередачи

 

k = 1/((1/ α0) + (δсс) + (1/ α2)) =1/((1/ 96,4)+ (3,5∙ 10–3 /22) + (1/ 4130)) = 59 Вт/(м2 ∙K)

 

Находим средний температурный напор, приближенно принимая схему движений теплоносителей за противоточную:

 

(t'ж1 – t"ж2) / (t"ж1 – t'ж2) = (750 – 340) /(750 – 200) = 1,44 < 1,5

 

При этом

 

∆tл ≈ ∆ta = tж1 – tж2 = 750 — 270 = 480 °С.

 

Площадь поверхности нагрева экономайзера

 

F = Q / (k∆tл) =((4,9 ∙ 104) / (59 ∙ 480)) ∙ 103 = 1730 м2

 

Число параллельно включенных змеевиков:

 

n = 4 G2 / (ρж2πd12 w2 3600) = (4∙240 ∙103) / (767,9 ∙3,14(4,5 ∙10–2)2 ∙ 0,7∙3600) = 78

 

Длина отдельной секции (змеевика)

 

l 1 = F / (πd2 n) = 1730 / (3,14 ∙ 5,3 ∙10–2∙ 78) = 133 м.

 

Ответ: Площадь поверхности нагрева F = 1730 м2; число змеевиков n = 86;

длина змеевиков l 1 = 133 м.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.)