|
МДж/кг
кг·ºС , кДж мн3·ºС , кДж
кг·ºС , кДж мн3·ºС , кДж
кг·ºС , кДж мн3·ºС , кДж
|
кг·ºС
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100
|
1,7003
|
2,7183
|
1,2958
|
27,5924
|
1,5052
|
2,6597
|
1,3176
|
4,4742
|
3,74
|
|
200
|
1,7873
|
2,8574
|
1,2996
|
27,6733
|
1,5232
|
2,6915
|
1,3352
|
4,5339
|
7,55
|
|
300
|
1,8627
|
2,9779
|
1,3067
|
27,8245
|
1,5244
|
2,6936
|
1,3561
|
4,6049
|
11,43
|
|
400
|
1,9297
|
3,0850
|
1,3168
|
28,0395
|
1,5664
|
2,7678
|
1,3775
|
4,6776
|
15,43
|
|
500
|
1,9887
|
3,1561
|
1,3276
|
28,2695
|
1,5897
|
2,8089
|
1,3980
|
4,7472
|
19,49
|
Энтальпия продуктов сгорания
определяется по формуле:
 , МДж/кг
По данным таблицы 1 строим диаграмму
 (рис. 2).,
МДж/кг
 v, °С
Рис. 2. Зависимость температуры от энтальпии
3. Расчет
теплового баланса УК
сгорание
экономайзер тепловой газодинамический
С помощью диаграммы I=f(v)
находим значения энтальпий при v=350ºС
(за дизельгенератором) и при v=120ºС
(за УПГ). Энтальпия продуктов сгорания:
при выходе из экономайзера I1=13,4
МДж/кг, при входе в экономайзер I2= 4,5 МДж/кг
Тепловой поток, воспринимаемый
пароводяной средой:
= B(I1-I2)= G·Ср(t'-t'')=
k·Δt·Н=
Q2 = Q3 = Q= 0,056·(13,4-4,5)=0,498 МДж/кг
Отсюда:
Расход воды на УПГ  кг/с
Расход воды на ТА  кг/с
Коэффициент сохранения тепла φ=0,95-0,98,
принимаем
0,96
Коэффициент утилизации теплоты 
Принимаем диаметр несущей трубы
d1=25 мм (для экономайзера), толщину стенки δ1=1,5 мм.
Средняя температура продуктов
сгорания
Объемный расход продуктов сгорания
 м3/с
Скорость продуктов сгорания выбираем
в пределах W=8-10 м/с, принимаем W=9 м/с.
Живое сечение для прохода газов
 м2
Теплофизические характеристики
продуктов сгорания: число Прандтля Рr=1, коэффициент теплопроводности λ=4,372·102 Вт/(м2·ºС),
кинематическая вязкость υ=35,775·10-6 м2/с.
Величины принимаются по средней
температуре продуктов сгорания.
При коридорном пучке труб число
Рейнольдса должно находится в пределах Rе=1,5·103÷100·103
Коэффициент теплоотдачи:
 , где:
Сz - поправка на число рядов
трубного пучка, принимаем Сz=1, так как принимаем в начале расчетов zi>10
Сs - поправка, учитывающая
компоновку трубного пучка, при условии 1,5<S1/d<3 и S2/d<2,
Сs определяется по следующей формуле
для коридорного расположения, при
 107 Вт/(м2·ºС)
Коэффициент теплопередачи:
 Вт/(м2·ºС) , где
Е=0,01 (м2·ºС)/Вт
Средний температурный напор:
 , где:
ΔtБ - большая разность
температур между обменивающимися теплом средами
ΔtБ = vвых-tпп=350-140=210ºС;
ΔtМ - меньшая разность
температур между обменивающимися теплом средами
ΔtМ = vвх-tпв=120-85=35ºС.
Подставляем значения коэффициента
теплопередачи и среднего температурного напора в уравнение теплового потока и
получим полную наружную поверхность нагрева.
=К·Δt·Н
,498·106=51,81·98·Н => м2
Число труб:
  тр , где:
жс=0,324
м2 - живое сечение для прохода газа;=25 мм - диаметр несущей трубы=31 мм - шаг
в поперечном направлении
Полная
наружная поверхность одного ряда:
ТР=π·d·L·n=3,14·0,025·1·50=3,925
м2
Число
рядов труб в трубном пучке
 рядов
.
Проверка значений газодинамических сопротивлений
Значения
проверяются при входе в экономайзер, при проходе через трубный пучок, при
выходе из экономайзера.
Таблица
2
|
Сечение
прохода газов
|
Коэффициент
трения ξ
|
Коэффициент
теплопроводности Вт/м2·°С
|
LУПГ/Dэ
|
 Сопротивление
Δh,
Па
|
|
|
Приемная
камера
|
0,5
|
-
|
-
|
51,84
|
25,92
|
|
Трубный
пучок (экономайзер)
|
4,3
|
-
|
-
|
51,84
|
222,91
|
|
Выхлопная
камера
|
1,1
|
-
|
-
|
51,84
|
57,02
|
|
Сопротивление
трения УК
|
-
|
4,372·10-2
|
1,89
|
51,84
|
4,28
|
|
Суммарное
сопротивление
|
-
|
-
|
-
|
310,13
|
Суммарное сопротивление
составляет 310,13 Па, что меньше заданного газодинамического сопротивления 33,3
кПа.
6. Расчет
тепловой изоляции экономайзера
Тепловой поток через изоляцию:
 ,
где:ст1, tст2 - температуры изоляции
стенки со стороны экономайзера и со стороны МКО соответственно, tст2=50°С -
температура изоляции стенки со стороны экономайзера, tмко=30°С - температура в
машинно-котельном отделении;
α1 -коэффициент теплоотдачи от
продуктов сгорания к стенке при vвых=350°С,
α2 - коэффициент теплоотдачи
от стенки изоляции в МКО, α2=8-10 Вт/м2·°С;
λ - коэффициент теплопроводности
теплоизоляционного материала, в качестве теплоизоляционного материала выбираем
минеральную пену с λ=0,05
Вт/м2·°С;
δ - толщина стенки теплоизоляции.
 Вт/м2
Объемный расход продуктов сгорания:
 м3/с
Скорость продуктов сгорания:
 м/с
Теплофизические характеристики
продуктов сгорания при vвых=350°С:
число Прандтля Рr=0,645,
коэффициент теплопроводности λ=5,27·10-2 Вт/м2·°С,
кинематическая вязкость υ=50,85·10-6 м2/с.
Коэффициент теплоотдачи от продуктов
сгорания к стенке при vвых=350°С:
 12,7 Вт/м2·°С,
где:
Отсюда получаем:
 °С
 ;  => м
. Определение изменения температуры
по высоте стенки
Тепловой баланс при максимальной и
минимальной температурах:
 , где:
vmax=350°C, vmin=120°C -
максимальная и минимальная температуры продуктов сгорания соответственно,
 °C,  °C
-максимальная и минимальная температура воды, соответственно,
 ,  -максимальная и минимальная
температура трубы, соответственно.
Определение объемного расхода воды
на один змеевик.
 м3/с
Определение значения скорости среды
в трубе:
 м/с
Определение коэффициента теплоотдачи
при Рr=1,6,
υ=0,272·10-6м2/с, λ=68,5·10-2 Вт/м2·°С:
Определение максимальной температуры
стенки:
 => °С
Определение минимальной температуры
стенки:
 => °С
. Расчет долговечности экономайзера
Диффузия паров серной кислоты при Т
= 235°С = 508К:
Диффузионный критерий Рr при Т =
235°С = 508К, υ=34,6·10-6 м2/с:
Коэффициент массообмена:
Объем оксида серы:
 0,007·0,2 =0,0014 м3/кг
Объемная доля оксида серы:
Парциальное давление SO2:
 4,99·10-5·10-5=4,99 МПа
Степень превращения SO2 в SO3
 %
Парциальное давление SO3
 МПа
Поток кислоты:
 кг/м2·с
Скорость коррозии от кислоты:
 ,
где:
φ(τ) - временная
функция, определяющая периодичность чистки УПГ. Принимаем периодичность чистки
каждые 24 часа, следовательно, временную функцию можно записать в виде: φ(τ)=1,32·τ-0,405
 кг/м2·ч
Скорость коррозии со стороны воды:
принимаем 0,25 мм/год
Долговечность:
 ,
где:
Δδкор=1,5 мм -
утонение стенки трубы от коррозии со стороны воды и Н2SО4
 года
Похожие работы на - Расчет теплообменного аппарата
|