Учебная работа. Принципы водоподготовки

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Принципы водоподготовки

Задание

определить конструктивные размеры вертикальной одноступенчатой испарительной установки. исходные данные для расчета приведены в табл. 1 и 2. По результатам расчета сделать чертеж установки форматом А4.

. Продуваемый раствор. 2. Конденсат первичного пара. 3. Первичный пар. 4. Питательная вода. 5. Вторичный пар.

исходные данные:

Р1 = 0,55 МПа — давление первичного пара

Р2 = 0,35 МПа — давление вторичного пара

t1o — пар насыщенный

D2 = 4,4 кг/c — производительность по вторичному пару

lу = 0,28 м — высота жидкости над кипятильными трубами

lпп = 2,4 м — высота парового пространства

lвд = 0,7 м — высота верхнего днища с сепаратором пара

lнд = 0,5 м — высота нижнего днища

dн = 32 мм — наружный диаметр труб батареи

Rv = 168 м3/м3∙ч — предельное напряжение парового пространства

φ = 0,8 — коэффициент

Х = 15% — величина продувки испарителя

μ = 0,90 — коэффициент загрязнения труб

lб = 2,5 м — высота труб батареи

δ = 2 мм — толщина стенки трубы

ω = 2,5 м/ч — скорость питательной воды в межтрубном пространстве.

По таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара:

Температура первичного пара при Р1=0,55 МПа — t1=168оС

Энтальпия первичного пара — h1=2752,3 кДж/кг

Энтальпия вторичного пара при Р1=0,55 МПа — h2=2732,0 кДж/кг

Энтальпия конденсата первичного пара — hк=655,9 кДж/кг

Энтальпия кипящей воды — hкв=584,3 кДж/кг

Энтальпия питательной водыhпв=hкв-50=534,3 кДж/кг

температура кипящей воды при Р2=0,35 МПа — t2=138,86оС

температура питательной воды при hпв=534,3 кДж/кг — tпв=127,17оС

Решение

. Теплота, необходимая для образования 1 кг вторичного пара, q1,2, кДж/кг:

q1,2 = (h2hкв) + (1 + X/100)∙(hкв hпв) =(2732,0-584,3)+(1+15/100)∙(584,3-534,3)=2205,2 кДж/кг

. Теплота, отдаваемая воде 1 кг первичного пара, q1,2, кДж/кг:

q1,1 = h1hк = 2752,3-655,9=2096,4 кДж/кг

3. Общий расход первичного пара, D1, кг/c:

D1 = D2q1,2/q1,1 = 4,4 ∙ 2205,2/2096,4=4,6 кг/с

. Теплота, теряемая с продувочной водой, Qпр, кДж/кг:

Qпр = D2X/100∙(hкв hпв) = 4,4∙15/100∙(584,3-534,3)=33 кДж/кг

. Теплота, затрачиваемая на образование вторичного пара, Q2, кДж/кг:

Q2 = D2q1,2 = 4,4∙2205,2=9702,88 кДж/кг

. Средняя температура нагреваемой воды, Ťв, оС:

Ťв, = 0,5∙(tкв + tпв)=0,5∙(168+127,17)=147,59 оС

. Средняя температура стенки труб, Ťст, оС:

Ťст,= 0,5∙(t1 + Ťв) =0,5∙(168+147,59)=157,79 оС

. Средняя температура конденсатной пленки, Ťпл, оС:

Ťпл,= 0,5∙(t1 + Ťст) = 0,5∙(168+157,79)=162,89 оС

. Теплофизические характеристики конденсатной пленки при данной Ťст:

теплоемкость — С = 4,346 кДж/кг

теплопроводностьλ = 0,684 Вт/м2∙К

коэффициент кинематической вязкости — ν=0,211∙10-6 м2/с

коэффициент температуропроводности — α=17,21∙10-8 м2/с

. критерий Галилея, Ga, — показывает соотношение между силами гравитации и силами вязкости в среде:

Ga = g∙(lб)3/ν2= (9,8 м/с2∙(2,5)3)/(0,211∙10-6м/с2)2=3,44∙1015

. критерий Прандтля, Pr, — учитывает влияние физических свойств теплоносителя на теплоотдачу:

Pr = ν/α

при данной Ťв — Prв = 1,11

при данной Ťст — Prст = 1,25

при данной Ťпл — Prпл = 1,18

. Коэффициент К1:

К1 = r/С∙(t1Ťст)=2082,2/4,346∙(168-157,79)=44,79

где r скрытая теплота парообразования кДж/кг, при данном Р2 r = 2082,2 кДж/кг

. критерий Нуссельта, Nu, — характеризует соотношение между интенсивностью теплообмена за счёт конвекции и интенсивностью теплообмена за счёт теплопроводности

Nu = 0,42∙(Ga∙Prпл∙K1)0,28∙(Pr1/Prст)0,25=

=0,42∙(3,44∙1015∙1,18∙44,79)0,28∙(1,11/1,25)0,25=27423,88

. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке, α1, Вт/м2∙К:

α1 = Nu∙λ/lб=27423,88∙(301/2,5)=7503,17 Вт/м2∙К

15. Температурный напор от стенок к кипящей воде, Δt2, оС:

Δt2 = ŤстŤв=157,79-147,59=10,2 оС

. Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде, α2, Вт/м2∙К:

. Удельный тепловой поток, q2, кДж/м2∙с:

q2 = α2Δt2=18998∙10,2=193782 кДж/м2∙с

. Коэффициент теплопередачи, К, Вт/м2∙К:

К = 1/(1/α1 + δ/λ + 1/α2)=

=1/((1/7503,17)+(0,002/253,9)+(1/18998))=516,019Вт/м2∙К

. Удельный тепловой поток, q, кДж/м2∙с:

q = К(t1t2)=516,019∙(168-138,86)=1503,79 кДж/м2∙с

. поверхность нагрева батарей, F, м2:

F = q2/(μ∙К(t1t2))= 193,78∙106/(88831,38∙0,9∙(168-138,86))=5,93м2

испарительный продувочный труба пар

21. Расчетное предельное напряжение парового пространства, Rv1, м3/м3∙ч

Rv1 = Rvφ =168∙0,8=134,4 м3/м3∙ч

. Объемная производительность вторичного пара, V, м3/ч:

V =(3600∙D2)/ρ2=(3600∙4,4)/1,966=8056,96 м3/ч

при данных значениях Р2=0,35 МПа и t2=138,86оС, ρ2 = 1,966 кг/м3

. объем парового пространства и испарителя, Vп.пр, м3:

Vп.пр = V/Rv =8056,96/134,4=59,94м3

. диаметр испарителя, Dи, м:

Dи = [(4/π)∙(Vп.пр/lпп)]0,5=((4/3,14)∙(59,94/2,4))0,5=5,79 м

. Высота аппарата, L, м:

L = lвд + lпп + lу + lб + lнд =0,7+2,4+0,28+2,5+0,5=6,38 м

. количество труб батареи, n, шт.:

n = F/(π∙dн∙lб)=5,93/(3,14∙0,032∙2,5)=23,61 шт.

. Общая площадь труб батареи, Fтб, м2:

Fтб = π∙dн2n/4=(3,14∙0,032∙23,61)/4=0,019 м2

. Расход питательной воды, Dпв, кг/с:

Dпв = D2 + Dпр= 4,4+4,6=9,0 кг/с

29. Свободное сечение батареи, Fсб, м2:

Fсб = Dпв/ωпв=9,0/2,5=3,6 м2

. диаметр батареи, Dб, м:

Dб = [(4∙(Fтб + Fсб))/π]0,5=((4∙(8,31+3,6))/3,14)0,5=2,15 м

Учебная работа. Принципы водоподготовки