Тепловой и гидравлический расчет секционного водоводяного подогревателя кожухотрубного типа

1. Определим температурные напоры:
∆tб=t1'-t2';
∆tм=t1''-t2'',
где ∆tб - входной температурный напор;
∆tм - выходной температурный напор;
t1' - температура первого теплоносителя на входе;
t1'' - температура первого теплоносителя на выходе;
t2' - температура второго теплоносителя на входе;
t2'' - температура второго теплоносителя на выходе.
∆tб=105-14=91℃;
∆tм=70-65=5℃.
2. Определим логарифмическую температуру ∆tср.
∆tср=∆tб-∆tмln∆tб∆tм=91-5ln915=29,65℃.
3. Определим средние температуры теплоносителей и стенки:
tср1=t1'+t1''2=105+702=87,5℃
tср2=t2'+t2''2=14+652=39,5℃
∆tст=tср1+tср22=87,5+39,52=63,5℃
4. По таблицам теплофизических свойств воды находим значения плотностей теплоносителей:
При tср1=87,5℃, плотность ρ1=966,98 кг/м3;
При tср2=39,5℃, плотность ρ2=992,4 кг/м3.
5. Примем, что удельная теплоемкость постоянна:
С1=С2=4,2 кДж/кг∙℃.
6. Найдем тепловую нагрузку подогревателя с учетом потерь в окружающую среду:
Q1=Q2КПД=1,86080,96=1,9383 МВт
7. Рассчитаем расходы первого и второго теплоносителей:
G1=Q1C1∙t1'-t1''=1.9383∙1034,2∙105-70=13,185кгс.
G2=Q2C2∙t2''-t2'=1.9383∙1034,2∙65-14=8,687кгс.
8 . Рассчитаем объемные расходы первого и второго теплоносителей:
V1=G1ρ1=13,185966,98=0,0136 м3/с
V2=G2ρ2=8,687992,4=0,00875 м3/с
9. Задавшись размерами трубок в теплообменнике 16×14 мм из латуни, определяем площадь прохода теплоносителя внутри трубок для рекомендуемой скорости ω2=1 м/с:
Fтр=V2ω2=0,008751=0,00875 м2.
10. Определим число трубок n:
n=Fтр∙4π∙dвн2=0,00875∙43,14∙0,0142=56,87 ≈57 шт.
Стандартное число труб в подогревателе n'=64 шт.
11. Площадь прохода теплоносителя внутри трубок:
Fтр'=n'∙π∙dвн24=64∙3,14∙0,01424=0,00985 м2.
12. Скорость теплоносителя внутри трубок:
ω2'=V2Fтр'=0,008750,00985=0,888мс.
13. Внутренний диаметр корпуса Dвн, исходя из относительного шага S:
S=1,5∙dн=1,5∙0,016=0,024 м;
Dвн=1,1∙S∙n'=1,1∙0,024∙64=0,211 м.
14. Площадь межтрубного пространства:
Fмтр=π∙Dвн24-n'∙π∙dвн24=3,14∙0,21124-64∙3,14∙0,01424=0,0251 м2.
15