Рассчитать размеры греющей поверхности и расход насыщенного водяного пара, образующегося при вскипании конденсата и используемого для нагрева 7,2 т воды в аппарате периодического действия с рубашкой. Начальная температура воды 20 °C, конечная 80 °C. Давление пара 0,2 МПа. Соотношение внутреннего диаметра корпуса аппарата и его рабочей высоты 1:2. Коэффициент теплоотдачи пара принять равным 5000 Вт/(м2 K), воды – 800 Вт/(м2 K). Выбрать формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи при заданных условиях и проверить ранее принятые их значения. Рассчитать водоподогреватель, если паровую рубашку заменить на погружной змеевик.
Решение
Определим тепловую мощность аппарата .
Q= Gв Св(tв-tв)= 7,2∙100036004,19(80 -20 )=
=24,1980-20=502,8 кВт
Температура насыщенного водяного при давлении рs=0,2 МПа составляет ts=120, 23℃
Среднелогарифмический температурный напор
∆t=tб-tмlntб/tм
где ∆tб=ts-tв' =120,23-20=100,23°С- большая разность температур
∆tм=ts-tв =120,23-80=40,23°С- меньшая разность температур
∆tср=100,23-40,23ln100,23/40,23=65,73С
7480301061720668655838835Dв
00Dв
74852710620245733771228697-224741109456Н
Н
1205128314361242157885863583099431420083225521 - корпус аппарата;
2 - рубашка;
3 - штуцера для ввода пара;
4 - штуцер для отвода конденсата.
001 - корпус аппарата;
2 - рубашка;
3 - штуцера для ввода пара;
4 - штуцер для отвода конденсата.
Рис. 8 Аппарат с рубашкой
Средняя температура нагреваемой воды :
tср= ts-∆tср= 120,23-65,73=54,5℃
Теплопередача между паром и водой происходит через стенку корпуса аппарата поз.1
Пренебрегая термическим сопротивлением стенки корпуса, коэффициент теплопередачи определим по формуле :
К=11п+ 1в =115000+ 180 =689,66 Вт/(м2*К).
Тогда поверхность теплообмена аппарата
F =Q К ∙Δt=502800 689,66 ∙65,73=11,092 м2
Выразим F через геометрические размеры аппарата и затем определим их из полученного уравнения
. Поверхность теплообмена состоит из боковой поверхности аппарата и поверхности эллиптического днища.
Высота аппарата Н=2Dв , где Dв- внутренний диаметра аппарата .
Боковая поверхность аппарата F1= DвH=2D2в
Поверхность днища определяется по ГОСТ 6533-78 для заданного диаметра .
Примем Dв=1220 =1,22 мм
F1= DвH=2D2в =23,141,222=9,35 м2
Fднища=1,7 м2
F=9,35+1,7=11,05 м2, что незначительно меньше расчетного F=11,09 м2
Определим рабочую высоту аппарата
Н=2 Dв=21220=2440 мм2,5 м
Расход насыщенного водяного пара определим из уравнения теплового баланса.
Q= Gп r, где r- скрытая теплота парообразования.
При давлении рs=0,2 МПа r=2207 кДж/кг
Gп = Q/ r=502,8 /2207=0,228 кг/с-расход насыщенного водяного пара.
Далее выберем формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи при заданных условиях.
- Коэффициент теплоотдачи воды в.
Характер теплообмена –вертикальное продольное обтекание потоком воды стенки аппарата
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
