ladybe.ru
V?po?et v?m?n?k? tepla (n?vrh a ov??en?). V?po?et regenera?n?ch v?m?n?k? tepla. Teplo p?ed?van? suchou sytou p?rou p?i zm?n? stavu agregace
V?po?et tepeln?ho v?m?n?ku v sou?asn? dob? netrv? d?le ne? p?t minut. Ka?d? organizace, kter? vyr?b? a prod?v? takov? za??zen?, zpravidla poskytuje ka?d?mu sv?j vlastn? program v?b?ru. D? se zdarma st?hnout ze str?nek firmy nebo k v?m do kancel??e p?ijede jejich technik a zdarma v?m nainstaluje. Nakolik je v?ak v?sledek takov?ch v?po?t? spr?vn?, d? se mu v??it a nen? v?robce mazan?, kdy? bojuje ve v?b?rov?m ??zen? se sv?mi konkurenty? Kontrola elektronick? kalkula?ky vy?aduje znalosti nebo alespo? porozum?n? metodice v?po?tu modern?ch v?m?n?k? tepla. Zkusme zjistit podrobnosti.
Co je v?m?n?k tepla
P?ed proveden?m v?po?tu v?m?n?ku tepla si p?ipome?me, o jak? za??zen? se jedn?? Za??zen? pro p?enos tepla a hmoty (neboli v?m?n?k tepla nebo TOA) je za??zen? pro p?enos tepla z jednoho chladiva do druh?ho. V procesu zm?ny teplot nosi?? tepla se m?n? tak? jejich hustoty, a tedy i hmotnostn? ukazatele l?tek. Proto se takov? procesy naz?vaj? p?enos tepla a hmoty.
Druhy p?enosu tepla
Te? si pov?me n?co – jsou jen t?i. Radia?n? - p?enos tepla s?l?n?m. Jako p??klad zva?te p?ijet? opalov?n? na pl??i v tepl?m letn?m dni. A takov? v?m?n?ky tepla lze dokonce naj?t na trhu (trubkov? oh??va?e vzduchu). Nej?ast?ji v?ak pro vyt?p?n? bytov?ch prostor, m?stnost? v byt? kupujeme olejov? nebo elektrick? radi?tory. Toto je p??klad jin?ho typu p?enosu tepla - m??e b?t p?irozen?, nucen? (kapota a v boxu je v?m?n?k) nebo mechanicky poh?n?n? (nap??klad ventil?torem). Posledn? typ je mnohem efektivn?j??.
Nicm?n? nejv?ce ??inn? metoda p?enos tepla je tepeln? vodivost, nebo, jak se tak? naz?v?, veden? (z anglick?ho veden? - "vodivost"). Ka?d? in?en?r, kter? bude prov?d?t tepeln? v?po?et v?m?n?ku tepla, nejprve p?em??l? o tom, jak vybrat efektivn? za??zen? v minim?ln?ch rozm?rech. A toho je mo?n? dos?hnout pr?v? d?ky tepeln? vodivosti. P??kladem toho je dnes nej??inn?j?? TOA – deskov? v?m?n?ky tepla. Deskov? v?m?n?k tepla podle definice je v?m?n?k tepla, kter? p?en??? teplo z jednoho chladiva do druh?ho p?es st?nu, kter? je odd?luje. Maxim?ln? mo?n? kontaktn? plocha mezi ob?ma m?dii spolu se spr?vn? zvolen?mi materi?ly, profilem desky a tlou??kou umo??uje minimalizovat velikost zvolen?ho za??zen? p?i zachov?n? p?vodn?ch technick?ch vlastnost? po?adovan?ch v technologick?m procesu.
Typy v?m?n?k? tepla
P?ed v?po?tem v?m?n?ku tepla je ur?eno s jeho typem. V?echny TOA lze rozd?lit do dvou velk?ch skupin: rekupera?n? a regenera?n? v?m?n?ky tepla. Hlavn? rozd?l mezi nimi je n?sleduj?c?: u regenerativn?ch TOA doch?z? k v?m?n? tepla p?es st?nu odd?luj?c? dv? chladiva, zat?mco u regenera?n?ch maj? dv? m?dia p??m? vz?jemn? kontakt, ?asto se m?s? a vy?aduj? n?sledn? odd?len? ve speci?ln?ch odlu?ova??ch. se d?l? na sm??ovac? a na v?m?n?ky tepla s tryskou (stacion?rn?, sp?dov? nebo mezilehl?). Zhruba ?e?eno, kbel?k hork? voda, vystaven? mrazu, nebo sklenice hork?ho ?aje, dejte vychladit do lednice (nikdy to ned?lejte!) - to je p??klad takov?ho m?ch?n? TOA. A nalit?m ?aje do pod??lku a ochlazen?m t?mto zp?sobem z?sk?me p??klad regenera?n?ho v?m?n?ku s tryskou (tal?? v tomto p??kladu hraje roli trysky), kter? se nejprve dot?k? okoln?ho vzduchu a m??? jeho teplotu, a pot? odeb?r? ??st tepla hork?mu ?aji, kter? je do n?j nalit, a sna?? se ob? m?dia uv?st do tepeln? rovnov?hy. Jak jsme v?ak ji? d??ve zjistili, efektivn?j?? je pro p?enos tepla z jednoho m?dia do druh?ho vyu??t tepelnou vodivost, proto jsou dnes z hlediska p?enosu tepla neju?ite?n?j?? (a nejroz???en?j??) TOA samoz?ejm? regenera?n?. jedni?ky.
Tepeln? a konstruk?n? ?e?en?
Jak?koli v?po?et rekupera?n?ho v?m?n?ku lze prov?st na z?klad? v?sledk? tepeln?ch, hydraulick?ch a pevnostn?ch v?po?t?. Jsou z?sadn?, povinn? p?i n?vrhu nov?ho za??zen? a tvo?? z?klad metodiky pro v?po?et n?sledn?ch model? ?ady podobn?ch za??zen?. Hlavn?m ?kolem tepeln? v?po?et TOA je stanoven? po?adovan? plochy teplosm?nn? plochy pro stabiln? provoz v?m?n?ku tepla a udr?en? po?adovan?ch parametr? m?dia na v?stupu. Pom?rn? ?asto jsou v takov?ch v?po?tech in?en?r?m uvedeny libovoln? hodnoty hmotnostn?ch a rozm?rov?ch charakteristik budouc?ho za??zen? (materi?l, pr?m?r trubky, rozm?ry desky, geometrie svazku, typ a materi?l ?eber atd.), Proto po tepeln? v?po?et, obvykle prov?d?j? konstruk?n? v?po?et v?m?n?ku tepla. Koneckonc?, pokud v prvn? f?zi technik vypo??tal po?adovanou povrchovou plochu pro dan? pr?m?r potrub?, nap??klad 60 mm, a d?lka v?m?n?ku tepla se uk?zala b?t asi ?edes?t metr?, pak by bylo logi?t?j?? p?edpokl?dat p?echod na v?cepr?chodov? tepeln? v?m?n?k, nebo na trubkov? typ nebo ke zv?t?en? pr?m?ru trubek.
Hydraulick? v?po?et
Hydraulick? nebo hydromechanick? a tak? aerodynamick? v?po?ty se prov?d?j? za ??elem stanoven? a optimalizace hydraulick?ch (aerodynamick?ch) tlakov?ch ztr?t ve v?m?n?ku tepla a tak? v?po?tu energetick?ch n?klad? na jejich p?ekon?n?. V?po?et jak?koli cesty, kan?lu nebo potrub? pro pr?chod chladic? kapaliny p?edstavuje pro ?lov?ka prim?rn? ?kol - zintenzivnit proces p?enosu tepla v t?to oblasti. To znamen?, ?e jedno m?dium mus? p?en??et a druh? p?ij?mat co nejv?ce tepla za minim?ln? dobu sv?ho proud?n?. K tomu se ?asto pou??v? p??davn? teplosm?nn? plocha ve form? vyvinut?ho povrchov?ho ?ebrov?n? (pro odd?len? hrani?n? lamin?rn? podvrstvy a zv??en? turbulence proud?n?). Optim?ln? bilan?n? pom?r hydraulick?ch ztr?t, teplosm?nn? plochy, hmotnostn?ch a rozm?rov?ch charakteristik a odebran?ho tepeln?ho v?konu je v?sledkem kombinace tepeln?ho, hydraulick?ho a konstruk?n?ho v?po?tu TOA.
V?zkumn? v?po?ty
V?zkumn? v?po?ty TOA jsou prov?d?ny na z?klad? z?skan?ch v?sledk? tepeln?ch a ov??ovac?ch v?po?t?. Zpravidla je nutn? prov?st posledn? ?pravy konstrukce navr?en?ho za??zen?. Prov?d?j? se tak? za ??elem opravy p??padn?ch rovnic, kter? jsou za?len?ny do implementovan?ho v?po?tov?ho modelu TOA, z?skan?ho empiricky (podle experiment?ln?ch dat). Prov?d?n? v?zkumn?ch v?po?t? zahrnuje des?tky a n?kdy i stovky v?po?t? podle speci?ln?ho pl?nu vyvinut?ho a implementovan?ho ve v?rob? podle matematick? teorie pl?nov?n? experiment?. V?sledky odhaluj? vliv r?zn? podm?nky a fyzik?ln? veli?iny na ukazatel?ch v?konnosti TOA.
Jin? v?po?ty
P?i v?po?tu plochy v?m?n?ku nezapome?te na odolnost materi?l?. Pevnostn? v?po?ty TOA zahrnuj? kontrolu navr?en? jednotky na nam?h?n?, na kroucen?, pro aplikaci maxim?ln?ch p??pustn?ch pracovn?ch moment? na d?ly a sestavy budouc?ho v?m?n?ku tepla. P?i minim?ln?ch rozm?rech mus? b?t v?robek pevn?, stabiln? a garantovan? bezpe?n? pr?ce v r?zn?ch, i t?ch nejintenzivn?j??ch provozn?ch podm?nk?ch.
Dynamick? v?po?et se prov?d? za ??elem stanoven? r?zn?ch charakteristik v?m?n?ku tepla v prom?nn?ch re?imech jeho provozu.
N?vrhov? typy v?m?n?k? tepla
Rekupera?n? TOA lze designov? rozd?lit na dost velk? po?et skupiny. Nejzn?m?j?? a nejroz???en?j?? jsou v?m?n?ky tepla deskov?, vzduchov? (trubkov? ?ebrovan?), trubkov?, trubkov?, deskov? a dal??. Existuj? tak? exoti?t?j?? a vysoce specializovan? typy, jako je spir?lov? (spir?lov? v?m?n?k) nebo ?kraban? typ, kter? pracuj? s visk?zn?mi nebo stejn? jako mnoho dal??ch typ?.
V?m?n?ky tepla "trubka v trubce"
Zva?te nejjednodu??? v?po?et v?m?n?ku tepla "trubka v potrub?". Struktur?ln? je tento typ TOA maxim?ln? zjednodu?en. Hork? chladic? kapalina se zpravidla vpou?t? do vnit?n? trubky za??zen?, aby se minimalizovaly ztr?ty, a do pl??t?, pop?. vn?j?? potrub?, spus?te chladic? kapalinu. ?kol in?en?ra se v tomto p??pad? redukuje na ur?en? d?lky takov?ho v?m?n?ku tepla na z?klad? vypo?ten? plochy teplosm?nn? plochy a dan?ch pr?m?r?.
Zde je vhodn? dodat, ?e v termodynamice se zav?d? koncept ide?ln?ho v?m?n?ku tepla, tedy za??zen? nekone?n? d?lky, kde nosi?e tepla pracuj? v protiproudu a teplotn? rozd?l je mezi nimi zcela vypracov?n. T?mto po?adavk?m se nejv?ce bl??? proveden? potrub? v potrub?. A pokud pob???te chlad?c? kapaliny v protiproudu, tak to bude tzv. "skute?n? protiproud" (a ne k???ov?, jako u deskov?ch TOA). Teplotn? hlava je nej??inn?ji vypracov?na s takovou organizac? pohybu. P?i v?po?tu v?m?n?ku tepla „potrub? v potrub?“ byste v?ak m?li b?t realisti?t? a nezapom?nat na logistickou slo?ku a tak? na snadnou instalaci. D?lka eurokamionu je 13,5 metru a ne v?echny technick? prostory jsou p?izp?sobeny smyku a mont??i za??zen? t?to d?lky.
Pl???ov? a trubkov? v?m?n?ky tepla
Proto velmi ?asto v?po?et takov?ho za??zen? plynule p?ech?z? do v?po?tu trubkov?ho v?m?n?ku tepla. Jedn? se o za??zen?, ve kter?m je svazek trubek um?st?n v jedin?m pouzd?e (pouzd?e), om?van? r?zn?mi chladic?mi kapalinami v z?vislosti na ??elu za??zen?. Nap??klad v kondenz?torech se chladivo spou?t? do pl??t? a voda do trubek. S t?mto zp?sobem pohybu m?dia je pohodln?j?? a efektivn?j?? ovl?dat provoz za??zen?. Naopak ve v?parn?c?ch doch?z? k varu chladiva v trubk?ch, p?i?em? jsou prom?v?ny ochlazenou kapalinou (voda, solanky, glykoly atd.). Proto se v?po?et trubkov?ho v?m?n?ku tepla redukuje na minimalizaci rozm?r? za??zen?. Z?rove? si hr?t s pr?m?rem pl??t?, pr?m?rem a ??slem vnit?n? potrub? a d?lce p??stroje, in?en?r dos?hne vypo?ten? hodnoty teplosm?nn? plochy povrchu.
Vzduchov? v?m?n?ky tepla
Dnes jeden z nejpopul?rn?j??ch Tepeln? v?m?n?ky jsou trubkov? ?ebrovan? v?m?n?ky tepla. ??k? se jim tak? hadi. Tam, kde nejsou pouze instalov?ny, po??naje fancoilov?mi jednotkami (z anglick?ho fan + coil, tj. „fan“ + „coil“) v vnit?n? jednotky d?len? syst?my a kon??c? ob??mi rekuper?tory spaliny(odebr?n? tepla z hork?ch spalin a jeho p?ed?n? pro pot?eby vyt?p?n?) v koteln?ch na KVET. Proto v?po?et spir?lov?ho v?m?n?ku z?vis? na aplikaci, kde bude tento v?m?n?k tepla uveden do provozu. Pr?myslov? vzduchov? chladi?e (VOP) instalovan? v komor?ch ?okov?ho zmrazov?n? masa, v mraz?ky n?zk? teploty a dal?? za??zen? na chlazen? potravin vy?aduj? ur?it? Designov? vlastnosti ve sv?m v?konu. Vzd?lenost mezi lamelami (?ebry) by m?la b?t co nejv?t??, aby se prodlou?ila doba nep?etr?it?ho provozu mezi odmrazovac?mi cykly. V?parn?ky pro datov? centra (centra na zpracov?n? dat) jsou naopak vyrobeny co nejkompaktn?j?? a mezilamel?rn? vzd?lenosti sev?ou na minimum. Takov? v?m?n?ky pracuj? v „?ist?ch z?n?ch“ obklopen?ch jemn?mi filtry (a? do t??dy HEPA), proto je tento v?po?et prov?d?n s d?razem na minimalizaci rozm?r?.
Deskov? v?m?n?ky tepla
V sou?asn? dob? jsou deskov? v?m?n?ky tepla stabiln? popt?vkou. Sv?m vlastn?m zp?sobem design jsou pln? skl?dac? a polosva?ovan?, p?jen? m?d? a niklem, sva?ovan? a p?jen? difuz? (bez p?jky). Tepeln? v?po?et deskov?ho v?m?n?ku tepla je pom?rn? flexibiln? a pro in?en?ra nep?edstavuje ??dn? zvl??tn? pot??e. V procesu v?b?ru si m??ete hr?t s typem plech?, hloubkou d?rovac?ch kan?l?, typem ?eber, tlou??kou oceli, r?zn? materi?ly, a co je nejd?le?it?j?? - mnoho standardn?ch model? za??zen? r?zn?ch velikost?. Takov? v?m?n?ky tepla jsou n?zk? a ?irok? (pro parn? oh?ev vody) nebo vysok? a ?zk? (odd?lovac? v?m?n?ky tepla pro klimatiza?n? syst?my). ?asto se tak? pou??vaj? pro m?dia s f?zovou zm?nou, tj. jako kondenz?tory, v?parn?ky, chladi?e p?eh??t? p?ry, p?edkondenz?tory atd. Tepeln? v?po?et dvouf?zov?ho v?m?n?ku tepla je o n?co obt??n?j?? ne? v?m?n?ku kapalina-kapalina, nicm?n? pro zku?en?ho in?en?ra, tento ?kol je ?e?iteln? a nep?edstavuje ??dn? zvl??tn? pot??e. Pro usnadn?n? takov?ch v?po?t? modern? n?vrh??i pou??vaj? in?en?rsk? po??ta?ov? datab?ze, kde najdete mnoho pot?ebn?ch informac?, v?etn? stavov?ch diagram? jak?hokoli chladiva v jak?mkoli nasazen?, nap??klad v programu CoolPack.
P??klad v?po?tu v?m?n?ku tepla
Hlavn?m ??elem v?po?tu je vypo??tat po?adovanou plochu teplosm?nn? plochy. Tepeln? (chladic?) v?kon je obvykle uveden v zad?n?, nicm?n? v na?em p??kladu jej spo??t?me tak??kaj?c pro kontrolu samotn?ho zad?n?. Ob?as se tak? stane, ?e se do zdrojov?ch dat m??e vloudit chyba. Jedn?m z ?kol? kompetentn?ho in?en?ra je naj?t a opravit tuto chybu. Jako p??klad si spo??tejme deskov? v?m?n?k tepla typu "kapalina-kapalina". A? je to tlakov? jisti? ve vysok? budov?. Za ??elem vylo?en? za??zen? tlakem se tento p??stup velmi ?asto pou??v? p?i stavb? mrakodrap?. Na jedn? stran? v?m?n?ku m?me vodu se vstupn? teplotou Tin1 = 14 ?С a v?stupn? teplotou Тout1 = 9 ?С a s pr?tokem G1 = 14 500 kg / h a na druh? stran? tak? vodu, ale pouze s n?sleduj?c?mi parametry: Тin2 = 8 ?С, Тout2 = 12 ?С, G2 = 18 125 kg/h.
Po?adovan? v?kon (Q0) se vypo??t? pomoc? vzorce tepeln? bilance (viz obr?zek v??e, vzorec 7.1), kde Ср je m?rn? tepeln? kapacita (tabulkov? hodnota). Pro jednoduchost v?po?t? bereme redukovanou hodnotu tepeln? kapacity Срв = 4,187 [kJ/kg*?С]. V???me:
Q1 \u003d 14 500 * (14 - 9) * 4,187 \u003d 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W \u003d 84,3 kW - na prvn? stran? a
Q2 \u003d 18 125 * (12 - 8) * 4,187 \u003d 303557,5 [kJ / h] \u003d 84321,53 W \u003d 84,3 kW - na druh? stran?.
Vezm?te pros?m na v?dom?, ?e podle vzorce (7.1) plat?, ?e Q0 = Q1 = Q2, bez ohledu na to, na kter? stran? byl v?po?et proveden.
D?le podle z?kladn? rovnice prostupu tepla (7.2) zjist?me po?adovan? povrch (7.2.1), kde k je sou?initel prostupu tepla (br?no 6350 [W / m 2 ]) a DТav.log. - pr?m?rn? logaritmick? teplotn? rozd?l, vypo?ten? podle vzorce (7.3):
DT sr.log. = (2 - 1) / ln (2 / 1) = 1 / ln2 = 1 / 0,6931 = 1,4428;
F pak \u003d 84321 / 6350 * 1,4428 \u003d 9,2 m2.
V p??pad?, ?e sou?initel prostupu tepla nen? zn?m, je v?po?et deskov?ho v?m?n?ku pon?kud slo?it?j??. Podle vzorce (7.4) uva?ujeme Reynoldsovo krit?rium, kde r je hustota, [kg / m 3], i je dynamick? viskozita, [N * s / m 2], v je rychlost m?dia v kan?l, [m/s], d cm - pr?m?r sm??en?ho kan?lu [m].
Pomoc? tabulky hled?me hodnotu Prandtlova krit?ria, kter? pot?ebujeme, a pomoc? vzorce (7.5) z?sk?me Nusseltovo krit?rium, kde n = 0,4 - za podm?nek oh?evu kapaliny a n = 0,3 - za podm?nek chlazen? kapaliny.
D?le se podle vzorce (7.6) vypo??t? sou?initel prostupu tepla z ka?d?ho chladiva ke st?n? a podle vzorce (7.7) vypo??t?me sou?initel prostupu tepla, kter? dosad?me do vzorce (7.2.1) pro v?po?et plocha teplosm?nn? plochy.
V t?chto vzorc?ch je l sou?initel tepeln? vodivosti, gj je tlou??ka st?ny kan?lu, a1 a a2 jsou sou?initele p?estupu tepla z ka?d?ho z tepeln?ch nosi?? na st?nu.
Ministerstvo ?kolstv? a v?dy Rusk? federace
Irkutsk? n?rodn? v?zkumn? technick? univerzita
Katedra tepeln? energetiky
S?dli?tn? a grafick? pr?ce
v oboru "Za??zen? pro p?enos tepla a hmoty tepeln?ch elektr?ren a pr?myslov?ch podnik?"
na t?ma: "Tepeln? ov??ovac? v?po?et trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla"
Mo?nost 15
Ukon?eno: student gr. PTEb-12-1
Rasputin V.V.
Kontroloval: docent katedry in?en?rstv? Kartavskaja V. M.
Irkutsk 2015
?VOD
V?po?et tepeln?ho zat??en? v?m?n?ku tepla
V?po?et a v?b?r trubkov?ch v?m?n?k? tepla
Grafoanalytick? metoda pro stanoven? sou?initele prostupu tepla a otopn? plochy
V?po?et a v?b?r deskov?ho v?m?n?ku tepla
Srovn?vac? anal?za Tepeln? v?m?n?ky
Hydraulick? v?po?et trubkov?ch v?m?n?k? tepla, potrub? vody a kondenz?tu, v?b?r ?erpadel a odvad??? kondenz?tu
Z?V?R
SEZNAM POU?IT?CH ZDROJ?
?VOD
?l?nek uv?d? v?po?et a v?b?r dvou typ? trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla.
Pl???ov? a trubkov? v?m?n?ky tepla jsou za??zen? vyroben? z trubkov?ch svazk? sestaven?ch pomoc? trubkovnice a omezen? pouzdry a kryty s armaturami. Trubkov? a prstencov? prostor v za??zen? jsou odd?leny a ka?d? z t?chto prostor? m??e b?t rozd?len na n?kolik pr?chod? pomoc? p?ep??ek. P?ep??ky jsou instalov?ny za ??elem zv??en? rychlosti a n?sledn? i intenzity p?enosu tepla.
V?m?n?ky tepla tohoto typu jsou ur?eny pro v?m?nu tepla mezi kapalinami a plyny. Ve v?t?in? p??pad? se do prstencov?ho prostoru p?iv?d? p?ra (topn? chladivo) a oh??t? kapalina proud? trubkami. Kondenz?t z mezikru?? vystupuje do odvad??e kondenz?tu p?es armaturu um?st?nou ve spodn? ??sti pl??t?.
Dal??m typem jsou deskov? v?m?n?ky tepla. U nich je teplosm?nn? plocha tvo?ena sadou tenk?ch lisovan?ch vlnit?ch desek. Tato za??zen? mohou b?t skl?dac?, poloskl?dac? a neskl?dac? (sva?ovan?).
v desk?ch skl?dac? v?m?n?ky tepla jsou zde rohov? otvory pro pr?chod teplonosn?ch t?les a dr??ky, ve kter?ch jsou upevn?na t?sn?n? a t?sn?n? sou??st? ze speci?ln? ??ruvzdorn? pry?e.
Desky jsou stla?eny mezi pevnou a pohyblivou deskou tak, ?e d?ky t?sn?n?m mezi nimi jsou vytvo?eny kan?ly pro st??dav? pr?chod hork?ho a studen?ho chladiva. Desky jsou dod?v?ny s p??pojkami pro p?ipojen? potrub?.
Ne pohybliv? deska je p?ipevn?na k podlaze, desky a pohybliv? deska jsou upevn?ny ve speci?ln?m r?mu. Skupina desek tvo??c?ch syst?m paraleln?ch kan?l?, ve kter?ch se dan? chladivo pohybuje pouze jedn?m sm?rem, tvo?? obal. Balen? je v podstat? stejn? jako jeden pr?chod trubkami ve v?cepr?chodov?ch pl???ov?ch a trubkov?ch v?m?n?c?ch tepla.
C?lem pr?ce je prov?st tepeln? a ov??ovac? v?po?et trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla.
trubkov? v?m?n?ky tepla ze standardn? ?ady;
deskov? v?m?n?k tepla ze standardn? ?ady.
Cvi?en? -prov?st tepeln? ov??ovac? v?po?et trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla. Po??te?n? ?daje: Chladic? kapalina: oh?ev - such? syt? p?ra; vyh??van? - voda. Parametry topn?ho m?dia: tlak P 1= 1,5 MPa; teplota t 1 a? = t n .
Parametry vyh??van? chladic? kapaliny: proud G 2= 80 kg/s; vstupn? teplota t 2n = 40° Z; v?stupn? teplota t 2k = 170° Z. Uspo??d?n? potrub? -vertik?ln?. 1. V?po?et tepeln?ho zat??en? v?m?n?ku tepla Tepeln? z?t?? z rovnice tepeln? bilance ,
trubkov? v?m?n?k tepla oh?ev desky kde - teplo p?edan? topn?m chladivem (such? syt? p?ra), kW; - teplo vn?man? oh??tou chladic? kapalinou (vodou), kW; h -??innost v?m?n?ku tepla s p?ihl?dnut?m k tepeln?m ztr?t?m v ?ivotn? prost?ed?.
Rovnice tepeln? bilance p?i zm?n? stavu agregace jednoho z nosi?? tepla ,
kde , -pr?tok, v?parn? teplo a teplota nasycen? such? syt? p?ry, kg/s, kJ/kg, ° Z; - teplota podchlazen? kondenz?tu, ° Z; -tepeln? kapacita kondenz?tu topn? kapaliny, kJ/(kg K); - respektive spot?ebu a specifick? teplo oh??t? voda, kg/sa kJ/(kg K) p?i pr?m?rn? teplot? ; - po??te?n? a kone?nou teplotu oh??t? vody, ° Z. Podle tlaku chladic? kapaliny P 1 = 1,5 MPa ur?eno teplotou nasycen? t n = 198,3° С a v?parn? teplo r = 1946,3 kJ/kg. Stanoven? teploty kondenz?tu ° Z. Termofyzik?ln? parametry kondenz?tu p?i =198,3° Z venku: hustota r 1 = 1963,9 kg/m 3;
tepeln? kapacita = 4,49 kJ/(kg K); tepeln? vodivost l 1 = 0,66 W/(mK); m 1=136x 10-6Pa x S; kinematick? viskozita n 1 = 1,56x 10-7m 2/S; Prandtlovo ??slo Pr 1=0,92.
Stanoven? teploty vody ° Z. Termofyzik?ln? parametry vody p?i = ° Z venku: hustota r 2 = 1134,68 kg/m 3;
tepeln? vodivost l 2 = 0,68 W/(mK); dynamick? viskozitn? koeficient m 2 = 268x 10-6Pa x S; kinematick? viskozita n 2 = 2,8x 10-7m 2/S; Prandtlovo ??slo Pr 2 = 1,7.
Teplo vn?man? oh??tou vodou beze zm?ny stavu agregace
Teplo p?ed?van? suchou sytou p?rou p?i zm?n? stavu agregace MW. Spot?eba topn?ho m?dia kg/s. Volba sch?matu pohybu nosi?? tepla a stanoven? pr?m?rn?ho teplotn?ho rozd?lu Obr?zek 1 ukazuje graf zm?n teplot nosi?? tepla po povrchu tepeln?ho v?m?n?ku s protiproudem. Obr?zek 1 - Graf zm?n teplot nosi?? tepla nad teplosm?nnou plochou s protiproudem Ve v?m?n?ku tepla doch?z? ke zm?n? stavu agregace topn?ho chladiva, proto se pr?m?rn? logaritmick? teplotn? rozd?l zjist? podle vzorce .
° Z, kde ° C- velk? teplotn? rozd?l mezi dv?ma nosi?i tepla na konc?ch v?m?n?ku tepla; ° C je men?? rozd?l teplot mezi dv?ma nosi?i tepla na konc?ch v?m?n?ku tepla. Akceptujeme p?ibli?nou hodnotu sou?initele prostupu tepla Nebo =2250 W/(m 2·NA). Ze z?kladn? rovnice p?enosu tepla pak p?ibli?n? plocha povrchu p?enosu tepla M 2.
2. V?po?et a v?b?r trubkov?ch v?m?n?k? tepla Mezi trubkami v trubkov?m v?m?n?ku tepla se pohybuje topn? chladic? kapalina - kondenzuj?c? such? syt? p?ra, v trubk?ch - oh??t? chladic? kapalina -vody, sou?initel prostupu tepla kondenza?n? p?ry je vy??? ne? u vody. Vyb?r?me vertik?ln? s??ov? oh??va? typu PSVK-220-1,6-1,6 (obr. 2). Hlavn? rozm?ry a Specifikace v?m?n?k tepla: Pr?m?r pouzdra D = 1345 mm. tlou??ka st?ny d = 2 mm. Vn?j?? pr?m?r trubek d = 24 mm. Po?et pr?chod? chladic? kapaliny z = 4. Celkov? po?et trubek n = 1560. D?lka trubky L = 3410 mm. Teplosm?nn? plocha F = 220 m 2.
Je vybr?n vertik?ln? p?edeh??va? s??ov? voda PSVK-220-1,6-1,6 (obr. 4) s teplosm?nnou plochou F = 220 m 2.
Symbol v?m?n?k tepla PSVK-220-1.6-1.6: P -oh??va?; Z -s??ov? voda; V -vertik?ln?; Na -pro kotelny; 220 m 2- teplosm?nn? plocha povrchu; 1,6 MPa - max pracovn? tlak oh?ev such? syt? p?ry, MPa; 1,6 MPa - maxim?ln? pracovn? tlak s??ov? vody. Obr?zek 2 - Sch?ma vertik?ln?ho oh??va?e s??ov? vody typu PSVK-220: 1 - rozvodn? vodn? komora; 2 - t?lo; 3 - potrubn? syst?m; 4 - mal? vodn? komora; 5 - odn?mateln? ??st t?la; A, B - p??vod a odvod s??ov? vody; B - vstup p?ry; G - odvod kondenz?tu; D - odstran?n? sm?si vzduchu; E - vypou?t?n? vody z potrubn?ho syst?mu; K - k diferen?n?mu manometru; L - k indik?toru hladiny T?lo m? spodn? p??rubov? konektor, kter? umo??uje p??stup ke spodn? trubkovnici bez hlouben? potrubn?ho syst?mu. Je pou?ito jednopr?chodov? sch?ma pohybu p?ry bez stagnuj?c?ch z?n a v?r?. Byla vylep?ena konstrukce ?t?tu deflektoru p?ry a jeho upevn?n?. Bylo zavedeno kontinu?ln? odstra?ov?n? sm?si p?ry a vzduchu. Byl zaveden r?m potrubn?ho syst?mu, d?ky kter?mu byla zv??ena jeho tuhost. Parametry jsou uvedeny pro mosazn? v?m?n?kov? trubky p?i jmenovit?m pr?toku topn? vody a p?i uveden?m tlaku such? syt? p?ry. Materi?l trubky - mosaz, nerezov? ocel, m??-niklov? ocel. Vzhledem k tomu, ?e ve v?m?n?ku tepla na vn?j??m povrchu vertik?ln? um?st?n?ch trubek doch?z? ke kondenzaci p?ry ve filmu, pou?ijeme pro koeficient p?estupu tepla z kondenzuj?c? such? syt? p?ry na st?nu n?sleduj?c? vzorec: W/(m 2NA), kde = 0,66 W/(m x K) je tepeln? vodivost nasycen? kapaliny; = kg/m 3je hustota nasycen? kapaliny p?i ° Z; Pa x c je koeficient dynamick? viskozity nasycen? kapaliny. Stanovme sou?initel prostupu tepla pro prostor potrub? (oh??van?m chladivem je voda). Pro stanoven? sou?initele prostupu tepla je nutn? ur?it re?im proud?n? vody trubicemi. K tomu vypo??t?me Reynoldsova krit?ria: ,
kde d ext = d-2 d = 24-2x 2 \u003d 20 mm \u003d 0,02 m - vnit?n? pr?m?r trubek; n = 1560 - celkov? po?et trubky; z = 4 - po?et tah?; Pa x S -dynamick? koeficient viskozity vody. = ? 104- re?im proud?n? je turbulentn?, pak Nusseltovo krit?rium od ,
Sou?initel prostupu tepla ze st?ny do oh??t?ho chladiva W/(m 2x NA), kde W/(m 2x K) - sou?initel tepeln? vodivosti vody p?i ° Z. Poj?me ur?it rychlost vody:
Odeslat svou dobrou pr?ci do znalostn? b?ze je jednoduch?. Pou?ijte n??e uveden? formul??
Studenti, postgradu?ln? studenti, mlad? v?dci, kte?? vyu??vaj? znalostn? z?kladnu ve sv?m studiu a pr?ci, v?m budou velmi vd??n?.
Hostov?no na http://www.allbest.ru/
Ministerstvo ?kolstv? a v?dy Rusk? federace
Irkutsk? n?rodn? v?zkumn? technick? univerzita
Katedra tepeln? energetiky
S?dli?tn? a grafick? pr?ce
v oboru "Za??zen? pro p?enos tepla a hmoty tepeln?ch elektr?ren a pr?myslov?ch podnik?"
na t?ma: "Tepeln? ov??ovac? v?po?et trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla"
Mo?nost 15
Ukon?eno: student gr. PTEb-12-1
Rasputin V.V.
Kontroloval: docent katedry in?en?rstv? Kartavskaja V. M.
Irkutsk 2015
?VOD
1. V?po?et tepeln?ho zat??en? v?m?n?ku tepla
2. V?po?et a v?b?r trubkov?ch v?m?n?k? tepla
3. Grafoanalytick? metoda stanoven? sou?initele prostupu tepla a otopn? plochy
4. V?po?et a v?b?r deskov?ho v?m?n?ku tepla
5. Srovn?vac? anal?za v?m?n?k? tepla
6. Hydraulick? v?po?et trubkov?ch v?m?n?k? tepla, potrub? vody a kondenz?tu, v?b?r ?erpadel a odvad??? kondenz?tu
Z?V?R
?VOD
?l?nek uv?d? v?po?et a v?b?r dvou typ? trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla.
Pl???ov? a trubkov? v?m?n?ky tepla jsou za??zen? vyroben? z trubkov?ch svazk? sestaven?ch pomoc? trubkovnice a omezen? pouzdry a kryty s armaturami. Trubkov? a prstencov? prostor v za??zen? jsou odd?leny a ka?d? z t?chto prostor? m??e b?t rozd?len na n?kolik pr?chod? pomoc? p?ep??ek. P?ep??ky jsou instalov?ny za ??elem zv??en? rychlosti a n?sledn? i intenzity p?enosu tepla.
V?m?n?ky tepla tohoto typu jsou ur?eny pro v?m?nu tepla mezi kapalinami a plyny. Ve v?t?in? p??pad? se do prstencov?ho prostoru p?iv?d? p?ra (topn? chladivo) a oh??t? kapalina proud? trubkami. Kondenz?t z mezikru?? vystupuje do odvad??e kondenz?tu p?es armaturu um?st?nou ve spodn? ??sti pl??t?.
Dal??m typem jsou deskov? v?m?n?ky tepla. U nich je teplosm?nn? plocha tvo?ena sadou tenk?ch lisovan?ch vlnit?ch desek. Tato za??zen? mohou b?t skl?dac?, poloskl?dac? a neskl?dac? (sva?ovan?).
Desky skl?dac?ch v?m?n?k? maj? rohov? otvory pro pr?chod teplonosn?ch t?les a dr??ky, ve kter?ch jsou upevn?na t?snic? a sou??stkov? t?sn?n? ze speci?ln? ??ruvzdorn? pry?e.
Desky jsou stla?eny mezi pevnou a pohyblivou deskou tak, ?e d?ky t?sn?n?m mezi nimi jsou vytvo?eny kan?ly pro st??dav? pr?chod hork?ho a studen?ho chladiva. Desky jsou dod?v?ny s p??pojkami pro p?ipojen? potrub?.
Pevn? deska je p?ipevn?na k podlaze, desky a pohybliv? deska jsou upevn?ny ve speci?ln?m r?mu. Skupina desek tvo??c?ch syst?m paraleln?ch kan?l?, ve kter?ch se dan? chladivo pohybuje pouze jedn?m sm?rem, tvo?? obal. Balen? je v podstat? stejn? jako jeden pr?chod trubkami ve v?cepr?chodov?ch pl???ov?ch a trubkov?ch v?m?n?c?ch tepla.
C?lem pr?ce je prov?st tepeln? a ov??ovac? v?po?et trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla.
K tomu pot?ebujete:
vypo??tat tepeln? zat??en? v?m?n?ku tepla;
vypo??tat a vybrat:
trubkov? v?m?n?ky tepla ze standardn? ?ady;
deskov? v?m?n?k tepla ze standardn? ?ady.
?kolem je prov?st tepeln? ov??ovac? v?po?et trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? tepla.
Po??te?n? ?daje:
Chladic? kapalina:
oh?ev - such? syt? p?ra;
vyh??van? - voda.
Parametry topn?ho m?dia:
tlak Р 1 = 1,5 MPa;
teplota t 1k \u003d t n.
Parametry vyh??van? chladic? kapaliny:
spot?eba G 2 = 80 kg/s;
vstupn? teplota t 2n = 40C;
v?stupn? teplota t 2k = 170C.
Uspo??d?n? potrub? je vertik?ln?.
1. V?po?et tepeln?ho zat??en? v?m?n?ku tepla
Tepeln? z?t?? z rovnice tepeln? bilance
,
deskov? oh?ev pl??t? a trubek v?m?n?ku tepla
kde je teplo p?en??en? topn?m chladivem (such? syt? p?ra), kW; - teplo vn?man? oh??tou chladic? kapalinou (vodou), kW; ??innost v?m?n?ku s p?ihl?dnut?m k tepeln?m ztr?t?m do okol?.
Rovnice tepeln? bilance p?i zm?n? stavu agregace jednoho z nosi?? tepla
,
kde, v tomto po?ad?, pr?tok, v?parn? teplo a teplota nasycen? such? syt? p?ry, kg/s, kJ/kg, C; - teplota podchlazen? kondenz?tu, С; tepeln? kapacita kondenz?tu topn? kapaliny, kJ/(kg K); - spot?eba a m?rn? teplo oh??t? vody, kg/sa kJ/(kg K) p?i pr?m?rn? teplot?; - po??te?n? a kone?n? teplota oh??t? vody, C.
Podle tlaku topn?ho chladiva P 1 = 1,5 MPa ur??me podle teploty nasycen? t n = 198,3 C a v?parn?ho tepla r = 1946,3 kJ / kg.
Stanoven? teploty kondenz?tu
Z.
Termofyzik?ln? parametry kondenz?tu p?i =198,3С z:
hustota 1 = 1963,9 kg/m3;
tepeln? kapacita = 4,49 kJ/(kg K);
tepeln? vodivost 1 = 0,66 W/(m K);
dynamick? viskozitn? koeficient 1 =13610 -6 Pas;
kinematick? viskozita n 1 = 1,5610 -7 m 2 / s;
Prandtlovo ??slo Pr 1 =0,92.
Stanoven? teploty vody
Z.
Termofyzik?ln? parametry vody p?i = С z:
hustota 2 = 1134,68 kg/m3;
tepeln? kapacita = 4,223 kJ/(kg K);
tepeln? vodivost 2 = 0,68 W/(m K);
dynamick? viskozitn? koeficient 2 = 26810 -6 Pas;
kinematick? viskozita n 2 = 2,810 -7 m 2 / s;
Prandtlovo ??slo Pr 2 = 1,7.
Teplo vn?man? oh??tou vodou beze zm?ny stavu agregace
Teplo p?ed?van? suchou sytou p?rou p?i zm?n? stavu agregace
MW.
Spot?eba topn?ho m?dia
kg/s.
Volba sch?matu pohybu nosi?? tepla a stanoven? pr?m?rn?ho teplotn?ho rozd?lu
Obr?zek 1 ukazuje graf zm?n teplot nosi?? tepla po povrchu tepeln?ho v?m?n?ku s protiproudem.
Obr?zek 1 - Graf zm?n teplot nosi?? tepla nad teplosm?nnou plochou s protiproudem
Ve v?m?n?ku tepla doch?z? ke zm?n? stavu agregace topn?ho chladiva, proto se pr?m?rn? logaritmick? teplotn? rozd?l zjist? podle vzorce
.
Z,
kde C je velk? teplotn? rozd?l mezi dv?ma nosi?i tepla na konc?ch v?m?n?ku tepla; C je men?? rozd?l teplot mezi dv?ma nosi?i tepla na konc?ch v?m?n?ku tepla.
Akceptujeme p?ibli?nou hodnotu sou?initele prostupu tepla
op \u003d 2250 W / (m 2 K).
Ze z?kladn? rovnice p?enosu tepla pak p?ibli?n? plocha povrchu p?enosu tepla
m 2
2. V?po?et a v?b?r trubkov?ch v?m?n?k? tepla
Mezi trubkami v trubkov?m v?m?n?ku tepla se pohybuje topn? chladivo - kondenzuj?c? such? syt? p?ra, v potrub? - oh??t? chlad?c? voda, sou?initel p?enosu tepla kondenza?n? p?ry je vy??? ne? u vody.
Vyb?r?me vertik?ln? s??ov? oh??va? typu PSVK-220-1,6-1,6 (obr. 2).
Hlavn? rozm?ry a technick? vlastnosti v?m?n?ku tepla:
Pr?m?r pouzdra D = 1345 mm.
Tlou??ka st?ny = 2 mm.
Vn?j?? pr?m?r trubek d = 24 mm.
Po?et pr?chod? chladic? kapaliny z = 4.
Celkov? po?et trubek n = 1560.
D?lka trubky L = 3410 mm.
Teplosm?nn? plocha F = 220 m 2 .
Byl zvolen vertik?ln? s??ov? oh??va? vody PSVK-220-1,6-1,6 (obr. 4) s teplosm?nnou plochou F = 220 m 2 .
Symbol tepeln?ho v?m?n?ku PSVK-220-1.6-1.6: P oh??va?; Ze s??ov? vody; na vertik?ln?; K pro kotelny; 220 m 2 - teplosm?nn? plocha; 1,6 MPa - maxim?ln? provozn? tlak oh?evu such? syt? p?ry, MPa; 1,6 MPa - maxim?ln? pracovn? tlak s??ov? vody.
Obr?zek 2 - Sch?ma vertik?ln?ho oh??va?e s??ov? vody typu PSVK-220: 1 - rozvodn? vodn? komora; 2 - t?lo; 3 - potrubn? syst?m; 4 - mal? vodn? komora; 5 - odn?mateln? ??st t?la; A, B - p??vod a odvod s??ov? vody; B - vstup p?ry; G - odvod kondenz?tu; D - odstran?n? sm?si vzduchu; E - vypou?t?n? vody z potrubn?ho syst?mu; K - k diferen?n?mu manometru; L - k indik?toru hladiny
T?lo m? spodn? p??rubov? konektor, kter? umo??uje p??stup ke spodn? trubkovnici bez hlouben? potrubn?ho syst?mu. Je pou?ito jednopr?chodov? sch?ma pohybu p?ry bez stagnuj?c?ch z?n a v?r?. Byla vylep?ena konstrukce ?t?tu deflektoru p?ry a jeho upevn?n?. Bylo zavedeno kontinu?ln? odstra?ov?n? sm?si p?ry a vzduchu. Byl zaveden r?m potrubn?ho syst?mu, d?ky kter?mu byla zv??ena jeho tuhost. Parametry jsou uvedeny pro mosazn? v?m?n?kov? trubky p?i jmenovit?m pr?toku topn? vody a p?i uveden?m tlaku such? syt? p?ry. Materi?l trubky - mosaz, nerezov? ocel, m??-niklov? ocel.
Vzhledem k tomu, ?e ve v?m?n?ku tepla na vn?j??m povrchu vertik?ln? um?st?n?ch trubek doch?z? ke kondenzaci p?ry ve filmu, pou?ijeme pro koeficient p?estupu tepla z kondenzuj?c? such? syt? p?ry na st?nu n?sleduj?c? vzorec:
W / (m 2 K),
kde \u003d 0,66 W / (mK) je tepeln? vodivost nasycen? kapaliny; \u003d kg / m 3 - hustota nasycen? kapaliny p?i C; Pas je koeficient dynamick? viskozity nasycen? kapaliny.
Stanovme sou?initel prostupu tepla pro prostor potrub? (oh??van?m chladivem je voda).
Pro stanoven? sou?initele prostupu tepla je nutn? ur?it re?im proud?n? vody trubicemi. K tomu vypo??t?me Reynoldsova krit?ria:
,
kde d ext \u003d d-2 \u003d 24-22 \u003d 20 mm \u003d 0,02 m - vnit?n? pr?m?r trubek; n = 1560 - celkov? po?et trubek; z = 4 - po?et tah?; Projde dynamick?m koeficientem viskozity vody.
= 10 4 - re?im proud?n? je turbulentn?, pak Nusseltovo krit?rium od
,
Sou?initel prostupu tepla ze st?ny do oh??t?ho chladiva
W / (m 2 K),
kde W / (m 2 K) je tepeln? vodivost vody p?i C.
Poj?me ur?it rychlost vody:
Kontrola teploty st?ny:
Akceptujeme, ?e trubky jsou vyrobeny z mosazi, koeficient tepeln? vodivosti st \u003d 111 W / (m K) podle .
Podle nejvy??? hodnotu sou?initel prostupu tepla z p?ry do st?ny ur??me sou?initel prostupu tepla:
W/ (m2K).
Ur?ete plochu teplosm?nn? plochy:
m 2,
kde MW je teplo p?en??en? chladic? kapalinou topen?; C je pr?m?rn? teplotn? rozd?l.
Skladem:
.
3. Grafo-analytick? metoda stanoven? koeficientu p?enos tepla a topn? plochy
Sou?initel prostupu tepla se zji??uje graficko-analytickou metodou, u kter? nejprve zjist?me pro r?zn? ?seky prostupu tepla z?vislost mezi hustotou tepeln? tok q a teplotn? rozd?l t.
a) P?enos tepla z p?ry na st?nu.
Sou?initel prostupu tepla je ur?en vzorcem
kde H=3,41m je v??ka trubek v jednom pr?chodu.
Pro zji?t?nou hodnotu 1 ur??me hustotu tepeln?ho toku
Vzhledem k po?tu hodnot vypo??t?me odpov?daj?c? hodnoty a:
Spojen? mezi q 2 a t 2 je graficky zn?zorn?no p??mkou (obr. 3).
c) P?enos tepla vodn?m kamenem
kde nac = 3,49 W/(mS) - tepeln? vodivost okuj?; tlou??ka m???tka.
Vzhledem k po?tu hodnot vypo??t?me hodnotu:
Sestav?me k?ivku na obr. 3.
Se?ten?m ordin?t ?ty? z?vislost? sestav?me celkovou k?ivku teplotn?ch rozd?l?. Z p??slu?n?ho bodu m na ose po?adnice vedeme p??mku rovnob??nou s osou ?se?ky, dokud se neprotne s celkovou k?ivkou. Z pr?se??ku n spust?me kolmici n k ose x a zjist?me hodnotu q=49500 W/m 2 .
Obr?zek 3 - Z?vislost tepeln? nam?h?n? topn? plochy z teplotn?ho rozd?lu
V tomto p??pad? sou?initel prostupu tepla
Topn? plocha v?m?n?ku tepla
4. V?po?et a v?b?r deskov?ho v?m?n?ku tepla
Vol?m standardn? v?m?n?k tepla (obr. 4, tabulka 2.13).
Parametry v?m?ny tepla a hlavn? parametry skl?dac?ch deskov?ch v?m?n?k? tepla (podle GOST 15518-83) s n?sleduj?c?mi charakteristikami:
teplosm?nn? plocha povrchu F=250m 2 ;
plocha platiny f=0,6m 2 ;
po?et desek N=420;
ekvivalentn? pr?m?r kan?lu d e = 8,3 mm;
zmen?en? d?lka kan?lu L=1,01 m;
pr??ez kan?lu S=0,00245m 2 .
Konven?n? ozna?en? v?m?n?ku tepla TPR-0.6E-250-1-2-10 (obr. 4): T - v?m?n?k tepla; P - lamel?rn?; R - skl?dac?; 0,6 m 2 - plocha jedn? desky; E - typ desek; 250m 2 - teplosm?nn? plocha; 1 - na konzolov?m r?mu; 2 - zna?ka materi?lu; 10 - zna?ka materi?lu t?sn?n?.
Rychlost tekutiny v kan?lech najdeme podle vzorce
sle?na,
kde kg/s je pr?tok oh??t?ho chladiva; kg / m3 - hustota vody p?i \u003d 105 ° C; N = 420 - po?et desek za??zen?; S \u003d 0,00245 m 2 pr??ez kan?lu.
Obr?zek 4 - Deskov? v?m?n?k tepla s t?sn?n?m typu TPR-0.6E-250-1-2-10
;
Nusseltovo krit?rium
;
Koeficient prostupu tepla do vody se vypo??t? podle vzorce
W/ (m2K).
Ur?ete hodnotu Teplota st?ny t st \u003d (t n +/2 \u003d (198,3 + 170) / 2 \u003d 184,2. Pot?
V tomto p??pad? se Reynoldsovo krit?rium vypo??t? podle vzorce
Sou?initel prostupu tepla ze such? syt? p?ry na st?nu
W / (m 2 K),
kde \u003d 240 je koeficient v z?vislosti na typu (ploch?) desky, p?i f \u003d 0,6 m2.
Tepeln? vodivost nerezov? oceli l = 111 W/(mK).
Pak bude hodnota sou?initele prostupu tepla
W/ (m2K).
Up?esn?te hodnotu
Teplota st?ny bude
Proto?e se z?skan? hodnota teploty st?ny od p?ijat? li?? jen m?lo, vypo??t?me teplosm?nnou plochu.
Po?adovan? teplosm?nn? plocha
m2;
Okraj povrchu bude
.
5 . Srovn?vac? anal?za v?m?n?k? tepla
Porovn?n?m vybran?ch pl???ov?ch a trubkov?ch a deskov?ch v?m?n?k? m??eme doj?t k z?v?ru, ?e deskov? v?m?n?k tepla je v?hodn?j??, zejm?na z hlediska rozm?r?, proto?e d?lka kan?lu deskov?ho v?m?n?ku je L = 1,01 m a pl???ov? v?m?n?k tepla je L = 3,41 m.
Deskov? v?m?n?ky tepla jsou n?kladov? efektivn? a p?ed?? nejlep?? v?m?n?ky tepla s pl??t?m a trubkami.
M??eme tedy konstatovat, ?e v na?em p??pad? je v?hodn?j?? instalovat deskov? v?m?n?k tepla, zejm?na proto, ?e jeho okraj topn? plochy je % proti absenci prakticky takov?ho trubkov?ho v?m?n?ku - je mo?n? zajistit tepelnou z?t?? vy??? ne? vypo?ten?ch 46,2 MW.
Tabulka 1 - Srovn?vac? anal?za v?m?n?k? tepla
6. Hydraulick? v?po?et trubkov?ch v?m?n?k? tepla, potrub? vody a kondenz?tu, v?b?r ?erpadel a odvad??? kondenz?tu
Ztr?ta tlaku vody v prostoru potrub? s p?ihl?dnut?m k drsnosti potrub? a odporu vstupn?ch a v?stupn?ch armatur je ur?ena vzorcem
kde l je koeficient odporu hydraulick?ho t?en?; L - d?lka potrub?, m; w tr - rychlost proud?n? uvnit? potrub?, m/s; d je vnit?n? pr?m?r trubky, m; s tr - hustota vody uvnit? potrub?, kg / m 3; z - po?et tah?; o 1 =2,5 - koeficient rotace mezi tahy; \u003d 1,5 - koeficient hydraulick?ho odporu armatur; - pr?tok v armatur?ch, ur?en? vzorcem, m/s.
kde G tr - spot?eba vody, kg / s; d w - pr?m?r tvarovky, m, ur?en v z?vislosti na pr?m?ru pl??t?.
Sou?initel odporu hydraulick?ho t?en? v turbulentn?m proud?n? tekutiny uvnit? potrub? je ur?en vzorcem
kde Re tr - Reynoldsovo ??slo pro prostor potrub?; e=D/d - pom?r hodnoty drsnosti D=0,2 mm k vnit?n? pr?m?r trubky d, mm.
Hydraulick? odpor
Rychlost vody v trubk?ch
kde je hustota vody p?i teplot? = 105 C.
P?ij?m?me vnit?n? pr?m?r kov?n? jako d w \u003d 300 mm \u003d 0,3 m.
Pr?tok vody v armatur?ch
0,99 m/s.
Sou?initel odporu hydraulick?ho t?en? p?i turbulentn?m proud?n? tekutiny uvnit? trubek vyroben?ch z
,
kde e = / d = 0,0002 / 0,02 = 0,01 - pom?r hodnoty drsnosti = 0,2 mm.
Takto ur??me tlakovou ztr?tu v trubkov?m prostoru v?m?n?ku:
Pa.
Rychlost kondenz?tu v prstencov?m prostoru je ur?ena vzorcem
0,4 m/s,
kde 0,03 m 2 - plocha pr??ezu toku mezi p?ep??kami; 1963,9 kg / m 3 - hustota kondenz?tu p?i teplot? = 198,3 C. Tlakov? ztr?ty kondenz?tu v mezikru?? jsou ur?eny vzorcem
kde Re mtr je Reynoldsovo ??slo pro prstenec; w mtr - pr?tok kondenz?tu v mezikru??, m/s; c mtr - hustota kondenz?tu v prstencov?m prostoru, kg / m 3; o=1,5 - sou?initel hydraulick?ho odporu vstup? a v?stup? vody v mezikru??; x=4 - po?et segment? segment?; m - po?et ?ad potrub? p?ekon?van? tokem kondenz?tu v prstencov?m prostoru, ur?en? vzorcem
kde mtr.sh - pr?tok kondenz?tu v armatur?ch, m/s, ur?en? vzorcem
0,17 m/s,
kde G 1 \u003d 23,73 kg / s - pr?tok kondenz?tu; kg / m 3 - hustota kondenz?tu p?i teplot? = 198,3 C; d mtr.sh \u003d 0,3 m - pr?m?r kov?n? k pl??ti od.
= 8226,2 Pa.
Z?V?R
Ve v?po?tov?ch a grafick?ch prac?ch byl proveden ov??ovac? v?po?et pro trubkov? a deskov? v?m?n?ky pro topnou vodu z d?vodu kondenza?n?ho tepla vodn? p?ry. V d?sledku toho byly vybr?ny standardn? v?m?n?ky tepla:
pro oh?ev vody vlivem kondenza?n?ho tepla vodn? p?ry PSVK-220-1,6-1,6;
Na z?klad? v?sledk? ov??ovac?ho v?po?tu byly z?sk?ny n?sleduj?c? v?sledky: tepeln? zat??en? MW; vypo?ten? sou?initel prostupu tepla W / (m 2 K); standardn? teplosm?nn? plocha v prvn? sekci = m 2 .
Odhadovan? sou?initel prostupu tepla deskov?ho v?m?n?ku W/(m 2 K) a standardn? teplosm?nn? plocha 250 m 2 .
Byl proveden hydraulick? v?po?et se zohledn?n?m m?stn?ch odpor? a tak? tlakov?ch ztr?t v potrub?, jeho? d?lka byla br?na nez?visle.
?erpadla pro nosi?e tepla se vyb?raj? s ohledem na jejich pr?tok a tlak, kter? mus? ?erpadla vytvo?it. Pro oh??tou chladic? kapalinu - ?erpadlo Х90/85, pro chlazen? kondenz?t - ?erpadlo Х90/33. Pro pohon ?erpadel byly vybr?ny tak? elektromotory AO-103-4 a AO2-91-2. Pro odvod kondenz?tu byl zvolen lapa? kondenz?tu typu KA2X26.16.13 s tlakem p?ry 1,3 MPa.
SEZNAM POU?IT?CH ZDROJ?
1. Kartavskaja V.M. Za??zen? pro p?enos tepla a hmoty tepeln?ch elektr?ren a pr?myslov?ch podnik? [Elektronick? zdroj]: u?ebnice. p??sp?vek. - Irkutsk: Vydavatelstv? ISTU, 2014.
2. Alexandrov A.A., Grigorjev B.A. Tabulky termofyzik?ln?ch vlastnost? vody a p?ry: referen?n? kniha. - M.: Nakladatelstv? MPEI, 2006. - 168s.
3. V. V. Av?ukhov a B. Ya. Probl?mov? kniha o procesech p?enosu tepla a hmoty: u?ebnice. p??sp?vek. M.: Energoatomizdat, 1986. - 144s.
4. Lebed?v P.D. V?m?n?ky tepla, su?i?ky a chladic? jednotky: studia. p??sp?vek - M.: Energetika, 1972. - 317 s.
5. Za??zen? pro v?m?nu tepla pro pr?myslov? instalace a syst?my z?sobov?n? teplem. Pr?myslov? katalog [Elektronick? zdroj]. - M.: FGUP VNIIAM, 2004.
6. Z?kladn? procesy a za??zen? chemick? technologie: design manu?l / ed. Yu.I. Dytnersk?. - M.: Aliance, 2008. - 496s.
7. Za??zen? pro parokondenza?n? syst?my. Pr?myslov? katalog [Elektronick? zdroj]. - Re?im p??stupu: http://www.relasko.ru (29. dubna 2015).
Hostov?no na Allbest.ru
Podobn? dokumenty
Obecn? sch?ma pasteriza?n? chladic? za??zen? a konstruk?n? vlastnosti deskov?ch v?m?n?k? tepla. Vliv zne?i?t?n? a konstruk?n?ch vlastnost? deskov?ch v?m?n?k? na sou?initel prostupu tepla. Instalace sv?teln?ho filtru.
semestr?ln? pr?ce, p?id?no 30.06.2014
V?po?et tepeln?ho sch?matu vyt?p?n? kotelny. V?b?r kotl? a hydraulick? v?po?et potrub?. Volba zp?sobu ?pravy vody a v?m?n?k? tepla. Aerodynamick? v?po?et cesty plyn-vzduch kotelny, tepeln? prodlou?en? a v?bu?n? ventily.
semestr?ln? pr?ce, p?id?no 25.12.2014
V?po?et provozn?ho re?imu a ukazatel? ??innosti instalace tepeln?ho ?erpadla. V?b?r ?erpadel, okruh? pro zap?n?n? v?parn?k?, kondenz?tor?, pr?m?r? potrub?. Tepeln? v?po?et a v?b?r v?m?n?k? tepla. Rozvoj Kruhov? diagram syst?my z?sobov?n? vodou.
semestr?ln? pr?ce, p?id?no 23.03.2014
Srovn?vac? anal?za v?m?n?k? tepla. Technologick? proces topen? rostlinn? olej. Tepeln?technick?, konstruk?n?, hydraulick? a pevnostn? v?po?et v?m?n?ku tepla. Stanoven? tepeln? izolace vnit?n?ch a vn?j?? povrchy potrub?.
pr?ce, p?id?no 09.08.2014
Tepeln?, konstruk?n? a hydraulick? v?po?et trubkov?ho v?m?n?ku tepla. Stanoven? teplosm?nn? plochy. V?b?r konstruk?n?ch materi?l? a zp?sob ulo?en? trubkovnice. V?b?r ?erpadla s pot?ebn? tlak p?i ?erp?n? vody.
semestr?ln? pr?ce, p?id?no 15.01.2011
Typ v?m?n?ku tepla a kotlov? jednotky. Teplosm?nn? plocha pro p?enos dan?ho mno?stv? tepla. Hlavn? rysy provozu kontaktn?ch v?m?n?k? tepla. V?b?r velikosti v?m?n?ku tepla. Tepeln?, konstruk?n? a hydraulick? v?po?ty.
semestr?ln? pr?ce, p?id?no 2.8.2011
??el, za??zen? a klasifikace v?m?n?k? tepla, jejich funk?n?, konstruk?n? vlastnosti; sch?mata pohybu nosi?? tepla; pr?m?rn? teplotn? rozd?l. Tepeln? a hydromechanick? v?po?et a v?b?r optim?ln?ho deskov?ho v?m?n?ku.
semestr?ln? pr?ce, p?id?no 4.10.2012
Volba a v?po?et tepeln?ho sch?matu. Charakteristika za??zen? pro cesty voda-voda a plyn-vzduch. V?po?et a v?b?r v?m?n?k? tepla, z?sobov?n? palivem p?sov?m dopravn?kem. Automatizace kotle KV-TS-20. V?po?et technicko-ekonomick?ch ukazatel? kotelny.
pr?ce, p?id?no 30.07.2011
Syst?mov? informace automatick? ovl?d?n? a regulace. Z?kladn? line?rn? z?kony. Kombinovan? a kask?dov? syst?my na??zen?. Regulace tepeln?ch proces?, trubkov? v?m?n?ky tepla. Automatizace absorp?n?ch a odpa?ovac?ch za??zen?.
pr?b?h p?edn??ek, p?id?no 12.1.2010
Koncept, typy, technologick? ??el a konstrukce v?m?n?k? tepla. Termofyzik?ln? vlastnosti nosi?? tepla. Tepeln?, dispozi?n? a hydraulick? v?po?et v?m?n?ku tepla. Charakteristika oh??va?e, rozd?len? a principy jeho ?innosti.
Jsou zde provedeny n?vrhov? a ov??ovac? v?po?ty v?m?n?k? tepla. ??elem konstruk?n?ho v?po?tu je stanovit po?adovanou teplosm?nnou plochu a zp?sob provozu v?m?n?ku pro zaji?t?n? stanoven?ho p?enosu tepla z jednoho chladiva do druh?ho. ?kolem ov??ovac?ho v?po?tu je zjistit mno?stv? p?ed?van?ho tepla a kone?n? teploty nosi?? tepla v dan?m v?m?n?ku se zn?mou teplosm?nnou plochou za dan?ch provozn?ch podm?nek. Tyto v?po?ty jsou zalo?eny na pou?it? rovnice p?enosu tepla a tepeln?ch bilanc?.
Po??te?n? ?daje pro n?vrhov? v?po?et nej?ast?ji jsou: G- spot?eba jednoho nebo obou ( G, D) nosi?e tepla, kg/s; Tn, Tk jsou po??te?n? a kone?n? teploty, K; R– medi?ln? tlak; S,m, r- tepeln? kapacita, viskozita a hustota nosi?? tepla (tyto hodnoty nemus? b?t specifikov?ny, pak by m?ly b?t ur?eny z referen?n? literatury). Krom? toho je ?asto uv?d?n typ navrhovan?ho v?m?n?ku tepla. Pokud nen? specifikov?no, mus?te nejprve prov?st studii proveditelnosti vybran?ho typu.
?kolem n?vrhov?ho tepeln?ho v?po?tu v?m?n?ku je ur?it teplosm?nnou plochu jako v?sledek spole?n?ho ?e?en? integr?ln? rovnice prostupu tepla a rovnic tepeln? bilance:
Pokud tepeln? nosi?e zm?n? sv?j stav agregace v procesu p?enosu tepla, v?po?et tepeln? z?t??e (m?rn?ho tepeln?ho toku) se provede pomoc? entalpi?:
kde Gtg, Gth – masivn? v?daje tepl? a studen? chladic? kapaliny, kg/s; h?,h??– koeficienty (??innost), zohled?uj?c? ztr?ty (p??tok) tepla ve v?m?n?c?ch tepla.
Hodnoty fyzik?ln?ch konstant vlastnost? nosi?? tepla lze pova?ovat za st?edn? integr?ln? hodnoty, pokud je nelze pova?ovat za konstantn? v uva?ovan?m teplotn?m rozsahu. S ur?itou aproximac? (co? se v praxi ?ast?ji prov?d?) lze vypo??tanou hodnotu tepeln? kapacity br?t jako skute?nou hodnotu cp p?i pr?m?rn? teplot? chladic? kapaliny nebo jako aritmetick? pr?m?r skute?n?ch tepeln?ch kapacit p?i kone?n?ch teplot?ch.
Hodnota koeficient? h nejp?esn?ji ur?eno empiricky nebo v?po?tem. Z pr?myslov? praxe je zn?mo, ?e u v?m?n?k? jsou tepeln? ztr?ty do okol? obvykle mal? a ?in? 2–3 % z celkov?ho p?ed?van?ho tepla. Proto v p?ibli?n?ch v?po?tech m??eme vz?t h= 0,97–0,98.
Rovnice tepeln? bilance se pou??vaj? k nalezen? pr?tok? nosi?? tepla nebo jejich kone?n?ch teplot. Pokud nen? ur?eno ani jedno, ani druh?, pak se zpravidla nastavuj? po??te?n? a koncovou teplotou nosi?? tepla tak, aby minim?ln? rozd?l teplot mezi nosi?i tepla byl alespo? 5–7 K. teplosm?nn? plocha je ur?ena z hlavn? rovnice prostupu tepla s p?edem nastavenou p?ibli?nou hodnotou sou?initele prostupu tepla.
V?po?et rozd?lu teplot spo??v? ve stanoven? pr?m?rn?ho rozd?lu teplot D Тср a v?po?et pr?m?rn?ch teplot nosi?? tepla Тср a qav:
P?i ur?ov?n? D Тср nejprve se stanov? povaha zm?ny teplot chladic?ch kapalin a zvol? se sch?ma jejich pohybu, p?i?em? se sna?? co nejv?ce zajistit v?t?? hodnotu pr?m?rn? teplotn? rozd?l. Z hlediska podm?nek v?m?ny tepla je nejv?hodn?j?? protiproud? sch?ma, kter? nelze v praxi v?dy realizovat (nap?. pokud by v?sledn? teplota n?kter?ho z teplonosi?? z technologick?ch d?vod? nem?la p?ekro?it ur?itou hodnotu, pak ?asto se vol? dop?edn? tok).
Sm??en? a k???ov? dopravn? modely (nejb??n?j?? v praxi) zauj?maj? st?edn? pozici mezi souproudem a protiproudem. V?po?et D Tsr, D Tb, D tm nebo? tyto syst?my jsou spojeny s ur?it?mi obt??emi. V literatu?e jsou zn?m? vzorce pro v?po?et D Тср se sm??en?m a k???ov?m proudem, kter? jsou v?ak slo?it?, t??kop?dn? a tud?? nepohodln?.
P?i prov?d?n? tepeln?ch v?po?t? pro trubkov? v?m?n?ky tepla se sou?initel prostupu tepla obvykle ur?uje podle vzorc? pro plochou st?nu:
,
kde sekera, sekera jsou sou?initele prostupu tepla z hork?ho chladic?ho m?dia do st?ny a ze st?ny do studen?ho chladic?ho m?dia.
To nezav?d? velk? chyby a z?rove? v?razn? zjednodu?uje v?po?et. V?jimkou jsou ?ebrovan? plochy a silnost?nn? hladk? trubky, kter? dn/din>2,0. Aby se p?ede?lo chyb?m, nedoporu?uje se je vypo??tat pomoc? vzorc? pro plochou st?nu.
Rovnice pro v?po?et sou?initele prostupu tepla vyjad?uje princip aditivity tepeln?ch odpor? p?i p?enosu tepla st?nou. Koncept tepeln?ho odporu byl zaveden pro lep?? zn?zorn?n? procesu p?enosu tepla a pro usnadn?n? pr?ce s hodnotami odporu ve slo?it?ch tepeln?ch v?po?tech. Zejm?na je t?eba v?dy pamatovat na to, ?e na z?klad? aditivn?ho principu mno?stv? k bude v?dy men?? ne? nejmen?? hodnota A(tato podm?nka je krit?riem pro ov??en? spr?vnosti proveden?ch v?po?t? a tak? nazna?uje zp?soby, jak zv??it intenzitu p?enosu tepla; je t?eba usilovat o zv??en? men?? hodnoty A). Nav?c p?i v?po?tu parametru k by se m?ly ??dit experiment?ln?mi hodnotami.
P?i n?vrhu nov?ch v?m?n?k? je nutn? po??tat s mo?nost? zne?i?t?n? teplosm?nn? plochy a po??tat s pat?i?nou rezervou. ??tov?n? povrchov? kontaminace se prov?d? dv?ma zp?soby: bu? zaveden?m tzv. faktoru zne?i?t?n? h3, kter?m se vyn?sob? koeficient prostupu tepla vypo??tan? pro ?ist? potrub?:
0,65–0,85,
nebo zaveden?m tepeln? odolnosti zne?i?t?n?:
,
kde R1 a R2– tepeln? odolnost ne?istot zven?? a vnit?n? povrchy p?enosu tepla, kter? se vol? podle praktick?ch ?daj? uveden?ch v referen?n? literatu?e.
Koeficienty prostupu tepla obsa?en? v rovnic?ch jsou ur?eny z kriteri?ln?ho vyj?d?en? tvaru
,
kde ; l- definov?n? velikosti; w je rychlost chladic? kapaliny; S,m a l- tepeln? kapacita, viskozita a tepeln? vodivost chladic? kapaliny; b je koeficient objemov? expanze, D T je m?stn? teplotn? rozd?l.
Konkr?tn? podoba kriteri?ln? rovnice z?vis? na podm?nk?ch ?e?en?ho probl?mu (oh?ev, chlazen?, kondenzace, var), re?imech proud?n? nosi?e tepla, typu a proveden? v?m?n?ku tepla.
P?i v?b?ru typizovan?ho v?m?n?ku se nastavuj? p?ibli?nou hodnotou sou?initele prostupu tepla Na. Pot? se podle referen?n?ch knih vybere v?m?n?k tepla a pot? se vypo??t? plocha p?enosu tepla podle uva?ovan?ho sch?matu. Pokud v?po?et teplosm?nn? plochy uspokojiv? souhlas?, je tepeln? v?po?et v?m?n?ku dokon?en a p?istoup? se k jeho hydraulick? v?po?et, jeho? ??elem je stanoven? hydraulick?ho odporu v?m?n?ku tepla.
