Тепловой расчет поверхности нагрева

Задачей теплового расчёта является определить поверхность теплообмена, то есть диаметр, длину и проходные сечения элементов трубного пучка.

Система уравнений применяемых в тепловом расчёте не замкнута, поэтому ряд параметров теплового расчёта необходимо задавать. Заданные параметры проверяются в ходе последующих расчётов. В базе тепловых расчётов закладывается уравнение теплопередачи и уравнение неразрывности потоков.

Q_пг=к∙∆t∙F, [1, стр. 246]

где к – средний коэффициент теплопередачи по трубному пучку,F- поверхность теплообмена.

Д=ρ∙f∙ω, [1, стр. 249]

где ρ-средняя плотность теплоносителя, кг/м³; f- среднее сечение труб,м²; ω-средняя скорость теплоносителя.

3.1 Среднее значение теплового потока

Среднее значение теплового потока для ПГ АЭС находится в пределах q_f=(8-12)∙10⁴ Вт/м²,

q_f=12∙10⁴ Вт/м².

3.2 Поверхность теплообмена

,

м².

3.3 Выбор материала труб

В ПГ АЭС трубы изготавливают из нержавеющих сталей аустенитного класса. Согласно прототипу принимаем следующие марку стали: для труб теплопередающей поверхности – 12Х18Н10Т.

3.4 Наружный диаметр труб

3.5 Толщины стенки трубы теплопередающей поверхности

м.

3.6 Внутренний диаметр труб:

м.

Примечание: Диаметры труб и толщины стенок имеют ГОСТы и определяются по сортаментам.

3.7 Средний диаметр труб

м².

3.8 Средняя длина трубы (принимается)

L_ср=14м

Рис. 3.8 - Труба

3.9 Определение плотности теплоносителя

Средняя плотность теплоносителя определяется по формуле

,

где и - плотности теплоносителя на входе и на выходе.

3.9.1 Плотность теплоносителя на входе

,

где V'-удельный объём теплоносителя на входе, который определяется по давлению теплоносителя и температуре теплоносителя на входе [2, с.181].

V'=0,0016163 м³/кг.

кг/ м³.

3.9.2 Плотность теплоносителя на выходе

,

где V''-удельный объём теплоносителя на выходе, который определяется по давлению теплоносителя и температуре теплоносителя на выходе [2, с.181].

V''=0,0014166 м³/кг.

кг/ м³.

3.9.3 Средняя плотность теплоносителя

кг/ м³.

3.10 Определение площади живого сечения теплопередающей поверхности

3.10.1 Коэффициент теплопередачи

3.10.2 Площадь сечения трубы

F_тр= π^. d_трср^.L=3,14^. 0,0145^. 14=0,638 м².

3.10.3 Количество труб

3.10.4 Определение площади живого сечения теплопередающей поверхности

.

3.11 Определение скорости теплоносителя

Скорость теплоносителя определяется из уравнения неразрывности

, где f- площадь живого сечения трубы,м²;

.

3.12 Определение коэффициента теплопередачи

Теплообмен ПГ происходит в различных гидродинамических условий, обусловленных скоростью течения и формой потоков. Эти факторы влияют не только на течение Рейнольдса, входящие в критериальные формулы, но и на вид самих формул.

3.12.1Критерий Рейнольдса

Согласно рекомендациям [1,с. 102] критерий Рейнольдса определяется по формуле

,

где ν=2,245^.10^-7-коэффициент кинематической вязкости, определяется согласно рекомендациям.[1, стр.325]

.

Примечание: Дальнейший расчёт коэффициента теплопередачи К, осуществляется в соответствие с моделью теплообмена, для ПГ погружного типа, для этого необходимо распределить термические сопротивления.

3.12.2 Термическое сопротивление теплоносителя к стенке трубы

,

где α₁- коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы.

3.12.2.1 Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубы

,

где Nu- критерий Нуссельта, определяется по формуле Михеева [1,с.103].

,

где Pr- число Прандля определяется согласно рекомендациям при средней температуре теплоносителя [1, стр.103]

Pr_тн=f(t_тнср)=f(325)=0,971,

C_l в расчёте можно принять равными единице и C_t - поправочные коэффициенты на изменение теплофизических свойств среды при изменении температуры теплоносителя вблизи стенки трубы [1,с.103]

где Pr_ст- число Прандля определяется согласно рекомендациям при средней температуре стенки [1,с.106]

,

Pr_ст=f(t_ст)=f(302,84)=0,897,

Коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенки трубы определяется по формуле согласно рекомендациям [ 1, стр.102]

где Вт/(м К)-коэффициент теплопроводности теплоносителя определяется согласно рекомендациям [1, стр.325] по t_ТНСР=325⁰С,

Вт/(м²*К).

3.12.2.2 Термическое сопротивление теплоносителя к стенке трубы

3.12.3 Термическое сопротивление теплоносителя от стенки к трубе

,

где Вт/(м^.К) - коэффициент теплопроводности стенки определяется согласно рекомендациям [1,стр.339] по t_СТ=302,84⁰С,

, ^.

3.12.4 Термическое сопротивление при кипении рабочего тела

,

где α₃-коэффициент теплоотдачи при кипении рабочего тела

3.12.4.1Коэффициент теплоотдачи при кипении рабочего тела[1,с.106]

3.12.4.2 Термическое сопротивление при кипении рабочего тела

.

3.12.5 Термическое сопротивление отложения согласно рекомендациям [1], принимается

R_отл= 9,1^.10^-5 .

3.12.6 Сопротивление окислов согласно рекомендациям [1],принимается

R_ок=8,08^.10^-5 .

3.12.7 Определение коэффициента теплопередачи

^.

13.13 Рассчитывается плотность теплового потока

;

13.14 Невязка по плотности теплового потока

;

13.15 Расчетная поверхность теплообмена

;

13.16 Расчетная длина труб

3.17 Расчётное количество труб

.

3.18 Погрешность результата

%.

Примечание: Допустимая погрешность расчёта составляет 1,5 %, что выполняется в данном случае (1,5>0,002), это говорит о том что расчёты проведены верно.

Поиск по сайту: