Тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата. Методические указания к курсовой работе

Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Методические указания к курсовой работе на тему: «Тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата» по курсу «Теоретические основы теплотехники» предназначены для студентов специальности 100500 «Тепловые электрические станции» дневной и заочной форм обучения. В указаниях проводятся варианты заданий для расчета теплообменных аппаратов двух типов: «труба в трубе» и кожухотрубных, а также таблицы теплофизических свойств рабочих теплоносителей

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теоретические основы теплотехники» для студентов специальности 100500 «Тепловые электрические станции» Ключевые слова: тепломассообмен, теплообменник, теплоноситель, поверхность нагрева, температурный напор, теплопередача. Составители:

Батуев Б.Б. Матханова В.Э. Старинский И.В. Подписано в печать 11.05.2005г. Формат 60х84 1/16. Усл.п.л. 1,39, уч.-изд.л. 1,0. Тираж 150. Заказ №97 Издательство ВСГТУ. г. Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40 в.

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2005

2 Учебная программа по курсу «Теоретические основы теплотехники» предусматривает выполнение курсовой работы студентами специальности 1005 «Тепловые электрические станции». Выполнение этой работы дает студенту возможность ознакомиться с методикой расчета теплообменных аппаратов различных типов, закрепить знания законов теплопередачи. 1. ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ Курсовая работа «Тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата», преследующая цель закрепить знания и расширить кругозор студентов в области расчета теплообменников, включает тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата типа «труба в трубе», либо типа «теплоэлектропроекта» или «промстройпроекта» ( рис. 1.1; 1.2; 1.3; 1.4), а также определение гидравлических потерь в теплообменном аппарате и необходимые мощности на привод насосов для перекачки теплоносителей. Каждому студенту выдается индивидуальное задание на выполнение расчетно-графической работы по теплообменному аппарату. Задание предусматривает или тепловой расчет (поверочный), или конструктивный расчет того или иного вида теплообменника. Вид теплового расчета определяется исходными данными. 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА Исходные данные, приведенные в таблицах 1 и 2, выдаются преподавателем и включают: 1. Тип теплообменного аппарата. 2. Род теплоносителей. 3. Схема движения теплоносителей. 4. Расходы теплоносителей 5. Температуры теплоносителей на входе и выходе из теплообменного аппарата. 6. Размеры одной секции теплообменного аппарата.

Необходимо рассчитать поверхности нагрева и число секций водо-водяного либо пароводяного подогревателей. При расчете теплообменного аппарата потерями тепла через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь. 3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ В работе должны рассматриваться конструктивные и эксплуатационные особенности данного типа теплообменного аппарата и область его применения. Содержание курсовой работы отражается в расчетно-пояснительной записке, графиках и эскизах. Расчетно-пояснительная записка курсовой работы должна содержать : 1. Задание к курсовой работе (исходные данные) 2. Краткое описание особенностей заданного типа теплообменного аппарата. 3. Определение тепловой мощности теплообменного аппарата 4. Определение коэффициента теплопередачи 5. Определение среднего температурного напора между теплоносителями 6. Определение площади поверхности теплообменного аппарата 7. Определение гидравлических сопротивлений по пути движения теплоносителей 8. Построение графика изменения температур теплоносителей 9. Эскиз рассчитанного теплообменного аппарата. 4. ТРЕБОВАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ Курсовая работа выполняется по мере усвоения лекционного материала по теории конвективного теплообмена. Прежде чем начать расчет полученного типа теплообменника, необходимо ознакомиться с его особенностями, его принципом действия.

3 Расчетно-пояснительная записка представляется в сброшюрованном виде с титульным листом общепринятой формы. В пояснительной записке приводятся содержание и подробный расчет с обоснованием метода решения и ссылками на литературные источники. В ней должны содержаться основные теоретические положения в общем виде с указанием обозначений и размерностей всех физических величин, а также цифровые решения. Все формулы и значения величин, взятые из литературы, обязательно должны сопровождаться ссылками, указывающими таблицы, графики, страницы и выходные данные источника. Текст пояснительной записки выполняется чернилами на стандартных листах (210×297). Расчетные схемы, эскизы, графики, поясняющие расчеты, выполняются на отдельных листах или непосредственно в тексте записки с соблюдением требований ЕСКД. Текст пояснительной записки, включая графическую часть, должен иметь сквозную нумерацию. Список рекомендуемой литературы 1. 2. 3. 4. 5.

Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача М., Энергоиздат, 1981. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1973. Теплотехнический справочник. Том 2. Под редакцией В.К.Юренева и П.Д.Лебедева. М., Энергия, 1976. Луканин В.Н. Теплотехника. М,: «Высшая школа», 2002. 672 с. Быстрицкий Г.Ф. Энергосиловое оборудование промышленных предприятий. М,:. «Академия», 2003. 304 с .

При выполнении курсовой работы целесообразно заранее учитывать трудоемкость выполнения каждого раздела работы и примерные затраты времени (в процентах от общего объема). 1. Ознакомление с заданием, подбор литературы и справочных материалов – 5% 2. Определение количества тепла, передающегося через рабочую поверхность теплообменного аппарата – 5% 3. Определение коэффицента теплопередачи – 50% 4. Определение расчетного температурного напора между теплоносителями – 10% 5. Определение площади поверхности теплообменного аппарата – 5 % 6. Компановка и определение габаритных размеров – 5% 7. Определение гидравлических сопротивлений по пути теплоносителей – 10 % 8. Оформление расчетно-пояснительной записки – 10% 5. МЕТОДИКА ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА Конструкторский тепловой расчет теплообменного аппарата (определение поверхности теплообмена) заключается в совместном решении уравнений теплового баланса (19-4 с, 380 /1/,8-2,с.229 /2/, 8-1 с. 546 /3/) и уравнения теплопередачи (19-7 с. 381 /1/, 8-3 с.229 /2/, 8-2 с. 546 /3/). Решая эти уравнения , определяют искомую величину – поверхность теплообмена. На практике конструкторский тепловой расчет теплообменного аппарата производят одновременно в нескольких вариантах, отличающихся друг от друга скоростями движения теплоносителей. Скорость движения теплоносителей, а также геометрическая фигура кана-

4 лов, по которым движутся теплоносители, определяют гидравлические сопротивления. Зная гидравлические сопротивления (гидромеханический расчет теплообменного аппарата), производят расчет мощности, необходимой для перемещения теплоносителей. При выборе оптимальных форм и размеров поверхности нагрева теплообменного аппарата принимают наивыгоднейшие соотношения между поверхностью теплообмена и расходом энергии на движение теплоносителей. Добиваются , чтобы указанное соотношение было оптимальным, т.е. экономически наиболее выгодным. Это соотношение устанавливается на основе технико-экономических расчетов /1/. Определение количества тепла, передаваемого от одного теплоносителя к другому в теплообменном аппарате При отсутствии потерь тепла от наружной поверхности теплообменного аппарата в окружающую среду , количество тепла, передаваемого от одного теплоносителя к другому, определится из уравнения теплового баланса ( 19-4 с.380/1/). В тех случаях , когда задано количество тепла, передаваемого в теплообменном аппарате , уравнение теплового баланса позволяет определить расходы теплоносителей. Выражение 19-4 с. 380 /1/ справедливо и для теплообменных аппаратов , в которых происходят изменения агрегатного состояния теплоносителей. При отсутствии изменения агрегатного состояния теплоносителя удобно пользоваться уравнением теплового баланса в форме 19-4 с.380 /1/,используя выражение водяного эквивалента теплоносителя. При определении водяного эквивалента теплоносителя необходимо помнить, что теплоемкости теплоносителей необходимо брать средние в интервале изменения температуры теплоносителей на входе и выходе из теплообменного аппарата.

Определение коэффициента теплопередачи При расчете теплообменных аппаратов возникают трудности с определением значения коэффициента теплопередачи «К» /2/. Эти затруднения в основном определяются изменением температуры рабочих жидкостей и сложностью геометрической конфигурации поверхности теплообмена. Определение величины коэффициента теплопередачи производится по выражениям из теории теплопроводности. При расчете коэффициента теплопередачи необходимо произвести анализ частных термических сопротивлений, и если возможно, то следует произвести упрощение расчетной формулы. В большинстве случаев толщина стенок металлических труб, конструктивно входящих в теплообменный аппарат, оказывается незначительной. В таких случаях при отсутствии загрязнений поверхности теплообмена можно пользоваться при определении коэффициента теплопередачи формулой для плоской стенки: Вт 1 K= , 2 , (1) 1 8i 1 м ⋅ к +Σ +

α1

λi

α2

где α1 и α2 – коэффициенты теплоотдачи с внешней и Вт , внутренней сторон твердой стенки, м2 ⋅ к δi – толщина слоя стенки, м, λi – коэффициент теплопроводности материала слоя стенки, Вт м⋅к Таким образом, вычисление коэффициента теплопередачи возможно только после определения коэффициентов теплоотдачи α1 и α2 , которые определяются из критериальных уравнений, зависящих от конкретных условий процесса

5 теплоотдачи. Например, при турбулентном течении жидкости в трубах критериальное уравнение имеет вид: Nu = 0.021 · Re0.8·Pr0.43 · (Prж / Prст)0,25 εℓ

(2)

В этой формуле (с . 84 /2/ ) физические свойства среды (λ, ν, α), входящие в критерии Nu, Re, Pr, определяют по таблице физических свойств жидкости при средней температуре жидкости. Определение средней температуры жидкости производится в зависимости от конкретных условий по одному из методов осреднения температуры потока, приводимых в /1,2,3/. За определяющий линейный размер в формуле (2) принят эквивалентный диаметр, равный отношению учетверенной площади поперечного сечения канала и смоченного периметра канала. Для труб круглого сечения эквивалентный диаметр равен геометрическому. Коэффициент εℓ учитывает изменение среднего коэффициента теплоотдачи по длине. Значения εℓ приводятся графически либо в таблицах (например, табл. с. 85 /1/). Следует заметить, виды критериального уравнения, приводимые в различных источниках, имеют различия в основном по определяющей температуре, при которых определяются физические свойства среды, и определяющему линейному размеру. Здесь нет единства принятия определяющей температуры и характерного линейного размера. Поэтому при пользовании критериальными зависимостями, приводимыми в различных литературных источниках, следует особое внимание уделить указаниям по определению характерного линейного размера, определяющей температуры и области применения. В подавляющем большинстве типов теплообменных аппаратов теплоносители имеют вынужденное движение. Теория конвективного теплообмена различает два режима течения: ламинарный и турбулентный, определяемых скоро-

стями движения теплоносителей. При конструкторском тепловом расчете теплообменного аппарата выбирают ориентировочно значение скорости движения теплоносителей. Величина скорости движения теплоносителя в виде капельной жидкости принимается в пределах 0,5-2,0 м/с, а для газов – 0,5-18 м/с. В случае задания площади поперечных сечений каналов для течения теплоносителей скорости движения теплоносителей определяются из уравнения неразрывности. G = w· ƒ· ρ, (3) где G- расход теплоносителя /кг/с/ W – скорость движения теплоносителя /м/с/ ƒ – площадь поперечного сечения канала /м2/ ρ – плотность теплоносителя /кг/м3/ Зная величину скорости движения теплоносителя, определяют режим течения и соответствующее критериальное уравнение по /1,2,3/. На основании критериальных формул для внутренней и внешней задач определяют коэффициенты теплоотдачи α1 и α2. По вычисленным из критериальных уравнений α1 и α2 по формуле (1) определяют коэффициент теплопередачи «К». Определение расчетного температурного напора между теплоносителями

Расчетный температурный напор между теплоносителями входит в уравнение теплопередачи (19 – 7 с. 381/1/) и определяется как разность температуры горячего и холодного теплоносителей. В общем случае температуры теплоносителей изменяются с изменением поверхности теплообмена. Следовательно, расчетный температурный напор между теплоносителями должен быть определен как усредненный по всей поверхности передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному в теплообменном аппарате. Закон усреднения температурного напора между теплоносителями будет опре-

6 деляться характером изменения температуры теплоносителей вдоль поверхности нагрева, схемой относительного движения теплоносителей. Изменение температуры рабочих жидкостей вдоль поверхности теплообмена в основном зависит от соотношения их водяных эквивалентов, полной теплоемкости массового расхода теплоносителей в единицу времени (14-4 с. 381/1/, 8-4 с. 230/1/). Таким образом, расчетный температурный напор между теплоносителями представляет собой усредненный по всей поверхности теплообмена температурный напор, зависящий от схемы относительного движения теплоносителей. Теория расчета конечных температур рабочих жидкостей /1,2/ показывает, что в случае прямотока и противотока закон осреднения температурного напора между теплоносителями одинаков и имеет вид (19-18 с. 385 /1/), иногда называемый как среднелогарифмический температурный напор. Во всех других же схемах движения теплоносителей расчетный температурный напор находят по формуле (19-22 с. 385 /1/, либо по 8-13 с. 234/2/ или 8-6 с. 547/3/). Как видно, исходной схемой движения теплоносителей для расчета температурного напора между рабочими жидкостями является наиболее простой случай: противоток или прямоток. В других более сложных схемах движения теплоносителей необходимо при определении расчетного температурного напора вводить поправочный коэффициент ε∆t, определяемый после предварительного вычисления функций P и R (19-20, 19-21, с. 385 / 1/, 8-16, 8-12 c. 234 / 12/) по приложениям (/2/c. 310313 рис. 8-5,8-6 /3/). Определение площади поверхности теплообмена и конструктивных размеров теплообменного аппарата

Поверхность теплообмена теплообменного аппарата определяется из уравнения теплопередачи (19-7 c. 381/1/, 8-3 c 229/2/, 8-2 c. 546/3/).

Для теплообменного аппарата «труба в трубе» по заданным расходам и скоростям движения теплоносителей определяют живые сечения для прохода рабочих жидкостей, а по ним диаметры- диаметры внутренней и наружной труб. Задаваясь длиной секции ( ℓ=1 - 4 м), определяют поверхность теплообмена одной секции, а также число секций, исходя из поверхности теплообмена всего теплообменного аппарата. Теплообменник выполняется из стальных труб. Коэффициент теплопроводности материала труб берется из справочника (/2/c. 297). В кожухотрубчатых теплообменных аппаратах (рис.1.2) одна из сред протекает внутри трубы, а другая - в межтрубном пространстве корпуса. Поверхностью теплообмена является при этом со стороны одной среды внутренняя поверхность трубок, а со стороны другой – их наружная поверхность. При тонкостенных трубках разница между этими двумя величинами поверхностей теплообмена очень невелика. Поэтому обычно для простоты расчетов исходят из единой величины поверхности теплообмена со стороны обеих сред. В основу определения этой расчетной поверхности могут быть положены либо наружный, либо внутренний, либо, наконец, средний диаметр трубок. В пароводяных и водоводяных теплообменниках, как правило, в качестве определяющего диаметра выбирается наружный диаметр трубок. Таким образом, для кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, определяют вначале поверхность отдельных труб трубного пучка, затем число труб (если не указаны в задании), и активную длину трубок (расстояние между трубными досками) (8-14,8-15,8-17 /3/c.549-550 /8/). Размещение трубок на трубной доске производят по вершинам равносторонних треугольников, либо по концентрическим окружностям. Конструирование трубчатых теплообменников производят на основании указаний (/3/c. 549-551).

7 Гидродинамический расчет теплообменного аппарата

Гидромеханический расчет теплообменных аппаратов устанавливает затрату энергии на движение теплоносителей через аппарат. Затраты энергии на движение теплоносителей обуславливаются потерями давления теплоносителей по трактам аппарата. Следовательно, гидромеханический расчет теплообменного аппарата сводится к определению гидравлического сопротивления движению теплоносителей в аппарате. Теория гидромеханического расчета показывает, что гидравлическое сопротивление трактов движения теплоносителей определяется условиями движения теплоносителей и особенностями конструкции аппарата. Следует заметить , данные гидромеханического расчета теплообменников являются важным фактором в оценке рациональности его конструкции. В некоторых случаях по результатам гидромеханического расчета ( в случаях получения неоправданно больших потерь в аппарате), приходится отказываться от данного варианта и делать весь теплотехнический расчет для другого варианта , более экономичного. Таким образом, гидромеханический расчет теплообменного аппарата является важной составной частью расчета теплообменников, а именно, только выполнив эту часть расчета, можно оценить эффективность аппарата. В действительности, тепловой расчет теплообменного аппарата выполняют одновременно в нескольких вариантах и выбирают оптимальный вариант, исходя из гидравлических потерь. Полный напор ∆ P, необходимый для движения теплоносителя через теплообменный аппарат, определяют по формулам 20 -1 с. 395 / I /, 8-93 с. 568 /2/, 8-48 с. 250 /3/.. Методика расчета полного гидравлического сопротивления теплообменников достаточно проста и описана практически в любом курсе теплопередачи.

Основными составляющими полного напора ∆ P являются: обуславливаемое вязкостью жидкости гидравлическое сопротивление трения, которое определяется по формуле 20-2 c. 395 /1/, 8-94 с. 569 /2/, 8-44 с. 249 /3/, местные сопротивления, определяемые по формулам 20-8 с. 397 /1/, 8-96 с. 569 /2/, 8-45 с. 249 /3/. ∆ P слеПри расчете составляющих полного напора дует особое внимание уделить выборам величины коэффициентов: λ (коэффициент сопротивления трения) и ξ (коэффициент местного сопротивления). При их определении следует руководствоваться указаниями по их выбору с. 396-398 /1/ , с. 569-572 /2/, с. 250-254 /3/, а в некоторых случаях необходимо обращаться и к специальной литературе по гидравлическим сопротивлениям. Конечной целью гидромеханического расчета служит определение мощностей, необходимых для перемещения теплоносителей по трактам теплообменного аппарата, Эти мощности легко определить по известным полным гидравлическим сопротивлениям трактов аппарата и расходам теплоносителей. Эти мощности рассчитывают отдельно по горячему и холодному теплоносителям по формулам 50-15 с. 399 /1/, 8-60 с. 254 /3/. Гидромеханический расчет теплообменного аппарата позволяет определить основные его характеристики F N и , Q Q где F – площадь поверхности теплообмена; Q – общий тепловой поток через поверхность теплообмена; N – расход энергии на перемещение теплоносителей. Эти соотношения позволяют выбрать вариант расчета, отвечающий выбранному критерию оптимальности.

8 Теплообменник «труба в трубе»

Кожухотрубный теплообменный аппарат

В водоводянном теплообменном аппарате типа «труба в трубе» греющая вода с температурой t1 (0С) и расходом G1 (кг/с) движется по внутренней стальной трубе диаметром d2/d1=46/37 мм. Нагреваемая вода движется по кольцевому зазору между трубами и нагревается от температуры t2´ до t2´´. Внутренний диаметр внешней трубы d3=54 мм. Расход нагреваемой жидкости G2.

Исходные данные для расчета теплообменника «труба в трубе» Таблица 1 № Варианта

Тип движения теплоносителя

t1' 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

прямоток

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

противоток

G1

t2'

t2"

0

0

G2

C 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 186 190 200

кг/с 2.2 2.1 2.0 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.6 1.7 1.7

C 15 15 15 15 15 15 15 20 20 20 20 20 20 15

C 80 82 84 86 88 30 92 92 90 88 86 84 82 92

кг/с 0.8 0.85 0.9 0.95 0.95 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 0.2

195 190 185 180 175 170 165 160 155 150 145 150 160 170 195 200

1.6 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.8 1.9 2.0 1.6 1.7

15 15 15 15 15 20 20 20 20 20 20 20 15 15 15 15

90 88 86 84 82 80 82 84 86 88 90 84 86 88 90 92

0,8 0,9 0,9 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 1,3 1,0 0,9 0,9 0,8 0,8

В водо-водянном теплообменнике подогревается вода. Первичная (горячая) вода с расходом G1 протекает внутри n= 53 латунных трубок, (d1=14мм, d2=16 мм, λ=65 Вт/м0град) и охлаждается от t1´ до t1´´. Вторичная вода, используемая для отопления , протекает вдоль латунных трубок, расположенных в кожухе теплообменника диаметром Д=250мм и нагревается от t2´ до t2´´

Исходные данные для расчета кожухотрубчатого теплообменного аппарата Таблица 2 ' '' № Тип движения t t t2' t2" 1 1 G1 Варианта теплоносителя 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

прямоток

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

противоток

кг/с 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10 12 14 16

0

C 140 145 150 155 150 130 135 140 150 145 130 150 145 140 155

0

C 95 100 105 100 90 100 95 105 110 120 120 100 100 95 100

0

C 60 62 64 66 60 62 64 66 60 62 64 50 55 60 62

0

C 92 92 91 90 91 92 90 91 92 90 92 90 92 90 92

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 12 14 16 10 14

140 145 150 155 150 130 135 140 150 145 130 150 145 140 155

95 100 105 100 90 100 105 110 120 120 100 95 100 100 100

60 62 64 66 60 62 64 66 62 62 64 50 55 60 62

92 92 91 90 91 92 90 91 92 90 91 92 90 92 92

9

Физические свойства сухого воздуха при давлении 760 мм.рт.ст. (t)

λ ⋅ 10

a ⋅ 10

(оС) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200

вт/м.град 2,51 2,59 2,69 2,75 2,82 2,90 2,96 3,05 3,13 3,21 3,34 3,49 3,64 3,78 3,99

м2/ч 7,22 7,71 8,23 8,75 9,26 9,79 10,28 10,87 11,48 12,11 13,26 14,52 15,80 17,10 18,49

2

2

ν ⋅ 10

6

м2/с 14,16 15,06 16,00 16,96 17,95 18,97 20,02 21,09 22,10 23,13 25,45 27,80 30,09 32,49 34,85

Таблица 3 Pr =

ν

а

0,705 0,703 0,701 0,699 0,698 0,696 0,694 0,692 0,690 0,688 0,686 0,684 0,682 0,681 0,680

Для газа число Прандтля мало зависит от температуры. Теоретическое значение Pr: Для одноатомных газов Pr = 0,67 Для двухатомных газов Pr = 0,72 Для трехатомных газов Pr = 0,8 Для четырех и много-атомных газов Pr = 1 Для капельных жидкостей и паров значения Рr существенно меняются.

Перегретый водяной пар Кинематический коэффициент вязкости Таблица 4 t (оС) 300 320 340 360 380 400 430 450

Рбар

1 53,80 57,88 62,12 66,49 70,96 75,60 82,80 87,80

20

40

60

2,56 2,789 3,009 3,235 3,472 3,712 4,081 4,337

1,219 1,334 1,450 1,570 1,692 1,817 2,010 2,142

0,757 0,843 0,928 1,012 1,098 1,185 1,319 1,410

ν ⋅ 106 (м2/с)

Перегретый водяной пар Коэффициент теплопроводности λ Таблица 5 t (оС) 300 350 400 450

Рбар

1 455 513 572 633

20 40 λ ⋅ 104 (вт/м.град) 476 502 533 556 540 610 698 670

60 536 582 635 695

10 Перегретый водяной пар Значение числа Прандтля Рr Таблица 6 t о ( С) 250 280 300 320 350 380 400 420 450

Рбар

1

20

0.92 0.91 0.91 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

1.12 1.04 1.01 0.98 0.95 0.94 0.93 0.93 0.92

40

60

1.62 1.25 1.14 1.07 1.02 0.99 0.97 0.95 0.94

1.68 1.39 1.22 1.10 1.04 1.01 0.99 0.96

240 260 280

33,5 46,9 64,2

63 60,5 57,5

4,3 4,8 5,5

5,85 5,6 5,15

24 16, 5 11, 5

0,14 0,135 0,131

300 320 340 360

87,4 113 147 186

54 50,5 45,5 39,5

6,25 7,5 9,3 12,8

4,75 4,15 3,30 1,95

7,8 5,1 2,9 1,4

0,128 0,128 0,127 0,126

Рr

Водах/ и водяной пар на линии насыщения Таблица 7 6 2 2 4 Рr ν ⋅ 10 λ ⋅ 10 a ⋅ 10 β ⋅ 10 **

t (оС)

Рнас

0 20 40 60 80 100

1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01

вт/м.К вода пар 55 60 63,5 66 67,5 68,0 2,4

120 140 160 180 200 220

1,98 3,63 6,18 10,0 12,6 23,2

68,5 68,5 68 68 66 64,5

бар

х /

2,6 2,8 3,0 3,25 3,5 3,9

м2/с м2/ч вода пар вода пар 4,7 1,79 5,15 1,01 5,5 0,66 5,85 0,48 6,0 0,36 6,1 670 0,295 20, 0 6,15 380 0,25 11,5 6,2 220 0,215 6,9 6,25 135 0,19 4,4 6,2 84 0,175 2,95 6,15 54 0,16 2,03 6,0 35 0,15 1,45

1/К вода 0,63 1,82 3,87 5,11 6,32 7,52

вода 13,7 7,02 4,3 3,0 2,2 1,75

пар 1,08

8,64 9,72 10,7 11,9 13,3 14,8

1,45 1,25 1,10 1,0 0,93 0,89

1,09 1,12 1,18 1,25 1,36 1,47

1,0 6 0,7 9 0,6 0 0,4 6 0,3 53 0,2 72 0,2 02

16,8 19,7 23,7

0,87 0,87 0,9

1,61 1,75 1,9

29,2 38,2 53,4 109

0,97 1,10 1,4 2,35

2,13 2,5 3,35 5,25

для воды коэффициент теплопроводности и кинематической вязкости при неизменной температуре мало зависит от давления Р > Рнас. хх / коэффициент термического расширения β водяного пара расчитывается по таблицам водяного пара с помощью формулы: 1  ∂ν  1  ∆ν  β=   ≅   ν  ∂t  p ϑcр  ∆t  p В критической точке β → ∞

11

Физические свойства дымовых газов среднего состава Таблица 8 2 t , оС ν ⋅ 106 м2/с λ ⋅ 10 вт/м.К 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

12,2 21,5 32,8 45,8 60,4 76,3 93,6 112 132 152 174 197 221

2,3 3,1 4,0 4,8 5,8 6,5 7,4 8,3 9,2 10 10,8 11,2 12,5

12

Рис. 1.1 Теплообменный аппарат типа «труба в трубе»: а – конструкция ТТ, б – конструкция ТТ-С, в – конструкция ТТ-Р

Рис.1.2 Горизонтальный теплофикационный подогреватель

13

Рис.1.3 Секционный водоводяной подогреватель

Рис. 1.4 Подогреватель низкого давления