Исходные данные. По таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара

По таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара

Решение:

1. Теплота, необходимая для образования 1 кг вторичного пара:

q_1,2 = (h₂ – h_кв) + (1 + X/100)(h_кв – h_пв) = (2716,6 – 533,5) + (1 + 35/100)(533,5 – 483,5) = 2250,6 кДж/кг

2. Теплота, отдаваемая воде 1 кг первичного пара:

q_1,1 = h₁ – h_к = 2742,88 – 623,17 = 2119,71 кДж/кг

3. Общий расход первичного пара:

D₁ = D₂ * q_1,2/q_1,1 = 4,2 * 2250,6/2119,71 = 4,46 кг/с

4. Теплота, теряемая с продувочной водой:

Q_пр = (D₂ * X/100) * (h_кв – h_пв) = 4,2 * 35/100 * (533,5 – 483,5) = 73,5 кДж/с

5. Теплота, затрачиваемая на образование вторичного пара:

Q₂ = D₂ * q_1,2 = 4,2 * 2250,6 = 9452,52 кДж/с

6. Средняя температура нагреваемой воды:

t_в = 0,5 * (t_кв + t_пв) = 0,5 * (127 + 115,3) = 121,15 ^оС

7. Средняя температура стенки труб:

t_ст = 0,5 * (t₁ + t_в) = 0,5 * (148 + 121,15) = 134,6 ^oC

8. Средняя температура конденсатной пленки:

t_пл = 0,5 * (t₁ + t_ст) = 0,5 * (148 + 134,6) = 141,3 ^oC

9. Теплофизические характеристики конденсатной пленки:

- теплоемкость – С = 4,287 кДж/кг

- теплопроводность - = 0,686 Вт/м²*К

- коэффициент кинематической вязкости – v = 0,216 * 10^-6 м²/с

- коэффициент температуропроводности – а = 17,28 * 10^-8 м²/с

10. Критерий Галилея – показывает соотношение между силами гравитации и силами вязкости в среде:

Ga = g * (l_б)³/v² = 9,81 * 4³/(0,216*10^-6)² = 13,5 * 10¹⁵

Где g – ускорение свободного падения = 9,81 м/см²

11. Критерий Прандтля – учитывает влияние физических свойств теплоносителя на теплоотдачу:

Pr = v/a

- при средней температуре пленки – Pr_пл = 1,24

- при температуре стенки – Pr_ст = 1,31

- при температуре первичного пара – Pr1 = 1,15

12. Коэффициент К1:

K1 = r/(С*(t₁ – t_ст)) = 2180,9/4,287*(148 - 134,6) = 36,27

Где r – скрытая теплота парообразования, при данном Р₂ r = 2180,9 кДж/кг

13. Критерий Нуссельта – характеризует соотношение между интенсивностью теплообмена за счет конвекции и интенсивностью теплообмена за счет теплопроводности:

Nu = 0,42 * (Ga*Pr_пл*K₁)^0,28 * (Pr₁/Pr_ст)^0,25 = 0,42 * (13,5*10¹⁵*1,24*36,27)^0,28 * (1,15/1,31)^0,25 = 38764,2

14. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке:

a₁ = Nu * /l_б = 38764,2 * 0,686/4 = 66,48 * 10² Вт/(м²*К)

15. Температурный напор от стенок к кипящей воде:

t₂ = t_ст - t_в = 134,6 – 121,15 = 13,45 ^оС

16. Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде:

a₂ = 1,163 * 39 * t₂^2.33 * (10 * P₂)^0,5 = 1,163 * 39 * 13,45^2,33 * (10 * 0,25)^0,5 = =305,87 *10² Вт/(м²*К)

17. Удельный тепловой поток:

q₂ = a₂ * t₂ = 305,87 * 10² * 13,45 = 411395 кДж/(м²*с)

18. Коэффициент теплопередачи:

K = 1/(1/a₁ + / + 1/a₂) = 1/(1/6648 + 0,003/0,686 + 1/30587) = 219,48 Вт/(м²*К)

19. Удельный тепловой поток:

q = K(t₁ – t₂) = 219,48*(148 – 127) = 4609,1 кДж/(м²*с)

20. Поверхность нагрева батарей:

F = q₂/(* K * (t₁ – t₂)) = 411395/(0,85 * 219,48 * (148 – 127)) = 105 м²

21. Расчетное предельное напряжение парового пространства:

R_v1 = R_v * = 166 *0,84 = 139,44 м³/(м³*ч)

22. Объемная производительность вторичного пара:

V = 3600 * D₂/ = 3600 * 4,2/1,39 = 10877,7м³/ч

23. Объем парового пространства и испарителя:

V_п.пр. = V/R_v1 = 10877,7/139,44 = 78 м³

24. Диаметр испарителя:

D = ((4/П) * (V_п.пр./l_пп))^0,5 = ((4/3,14) * (78/2,3))^0,5 = 6,6 м

25. Высота аппарата:

L = l_вд + l_пп + l_у + l_б + l_нд = 0,6 + 2,3 + 0,26 + 4 + 0,2 = 7,36 м

26. Количество труб батареи:

n = F/(П *d_н * l_б) = 105/(3,14 * 0,04 * 4) = 209 шт.

27. Общая площадь труб батареи:

F_тб = П * d_н² * n/4 = 3,14 * 0,04² * 209/4 = 0,263 м²

28. Расход питательной воды:

D_пв = D₂ + D_пр = 4,2 + 4,2*0,35 = 5,67 кг/с

29. Свободное сечение батареи:

F_сб = D_пв/ _пв = 5,67/2 = 2,835 м²

30. Диаметр батареи:

D_б = (4 * (F_тб + F_сб)/П)^0,5 = (4 * (0,263 + 2,835)/П)^0,5 = 2 м

Поиск по сайту: