Проектировочный расчет калорифера

1) Определение основных параметров теплоносителей и расхода греющей воды

Основные параметры первого теплоносителя:

· температура наружного воздуха ;

· температура воздуха после калорифера ;

· объёмный расход воздуха

Определим среднюю температуру воздуха:

; ;

Остальные параметры воздуха приведены для средней температуры:

· плотность воздуха ;

· изобарная теплоемкость ;

· коэффициент теплопроводности ;

· коэффициент кинематической вязкости ;

· критерий Прандтля .

Определим количество теплоты необходимое для нагрева воздуха по следующей формуле: ,

Зададим температуру греющей воды на выходе , тогда определим среднюю температуру воды и выпишем все параметры для средней температуры воды: ; ;

· плотность греющей воды ;

· изобарная теплоемкость ;

· коэффициент теплопроводности ;

· коэффициент кинематической вязкости ;

· критерий Прандтля .

Далее определим массовый расход греющей воды, используя уравнение теплового баланса: , ;

2) Определим количество труб, по которым движется греющей воды.

В первом приближении примем скорость движения воды .

Определим площадь живого сечения для греющей воды из уравнения неразрывности: :

;

Площадь внутреннего сечения трубы: : ;

Затем определим количество труб по следующей формуле: :

, принимаем целое количество труб . Уточняем значение скорости движения греющей воды по трубам по уравнению неразрывности: ;

3) Определим значение коэффициента теплоотдачи со стороны греющей воды. Для этого:

a) определим значение критерия Рейнольдса по следующей формуле:

b) , имеем турбулентный режим течения, критериальное уравнение будет иметь вид: ;

c) определим коэффициент теплоотдачи, используя выражение для нахождения критерия Нуссельта: , ;

4) Рассмотрим движение воздуха в калорифере:

a) примем скорость движения воздуха в межтрубном пространстве ;

b) определим площадь живого сечения, необходимую для прохождения воздуха, используя уравнение неразрывности: :

c) предварительную ширину воздухоподогревателя найдем по следующей формуле:

,

где - ширина воздуховода, мм; - ширина ребра, мм; число труб, - шаг ребра, мм.

d) с другой стороны площадь живого сечения, необходимую для прохождения воздуха можно записать следующим способом:

e) ,

где - полная площадь сечения, равная ; - наружный диаметр труб, м; - высота воздуховода, м; - толщина ребра, м;

Следовательно, можно определить высоту воздухоподогревателя: ; ;

f) соотношение сторон воздухоподогревателя: - это соотношение неприемлемо по этическим соображении. Оптимальное соотношение .

g) примем количество труб в одном сечении , тогда имеем новую ширину калорифера:

h) высота воздухоподогревателя: .

i) принимаем ближайшие по ГОСТУ значения ширины и высоты калорифера: , тогда имеем новую площадь живого сечения, необходимую для прохода воздуха:

j) .

k) пересчитаем значение скорости движения воздуха в межтрубном пространстве: ; .

5) Определение коэффициента теплоотдачи со стороны движущегося воздуха

a) Определим эквивалентный диаметр для живого сечения воздуха по следующей формуле:

,

где f – площадь живого сечения, ; p - смачиваемый периметр, м. Значение смачиваемого периметра равно:

b) Найдем значение критерия Рейнольдса для воздуха:

, имеем переходный режим течения, но в условиях проектировочного расчета примем турбулентный режим течения, критериальное уравнение будет иметь вид: ;

c) определим коэффициент теплоотдачи, используя выражение для нахождения критерия Нуссельта: , ;

d) Так как имеем оребренные трубы: ,

где - эквивалентный коэффициент теплоотдачи со стороны движущегося воздуха, ; - коэффициент оребрения; - эффективность ребра.

e) Коэффициент оребрения определим по следующей формуле:

;

;

Эффективность ребра определим по следующей формуле:

- длина ребра для прямоугольного поперечного ребра, которая определяется по следующей формуле: ,

коэффициент; , ,

Определим значение критерия Био по следующей формуле:

,

где - толщина ребра, м; - коэффициент теплопроводности стали, , примем равный ;

;

;

6) Определим значение коэффициента теплопередачи. Так как применим формулу для расчета коэффициента передачи через плоскую стенку:

,

где - толщина стенки трубы, м; ; - коэффициент теплопроводности стали, , примем равный ;

;

7) Определим средний логарифмический температурный напор по следующей формуле:

,

где - температурный напор на входе, ; - температурный напор на входе, ;

; ; ; ;

;

8) Найдем необходимую площадь теплообмена по следующей формуле:

;

, ;

9) Определим необходимое количество слоев труб для обеспечения необходимой площади теплообмена. Площадь одного слоя труб: ,

,

тогда определим количество слоев труб: , , принимаем целое количество .

10) Найдем длину калорифера по следующей формуле:

11) Калорифер изолируем слоем пенополиуретана слоем 20 мм, таким образом размеры калорифера с учетом изоляции:

ширина а=840мм;

высота h=940мм;

длина с=0,42мм.

Поиск по сайту: