Определение количества переданной теплоты Q и расход греющего пара Д определяем из теплового баланса

Количества переданной теплоты Q и расход греющего пара Д определял из теплового баланс

Q = Q_пр = Q_расх ,                                             (4)

Где Q_пр = Д r – приход тепла с греющим паром при конденсации водяного насыщенного пара, Вт;

Д – расход греющего пара, который необходимо определить, кг/с;

Q_расх = G C_ср (t₂-t₁) – количество теплоты, которое забирает вода и нагревается от начальной температуры t₁ до конечной температуры t₂, Вт;

G=V  - весовой расход воды, кг/с;

V=  – объемный расход воды, кг/с;

 – плотность воды, кг/м³;

_ср – средняя удельная теплоемкость воды, Дж/кг град.

 теплопотерь в окружающую среду в размере 5% Q_расх возрастает на коэффициент 1,05.

 Q определял по формуле:

 = Q_расх= 1.05 G C_ср (t₂-t₁),                                    (5)

=1.05∙100∙4180∙(87-23)=28089600 Вт.

Из теплового баланса имеем:

_пр= Q_расх; Д r = 1.05 G C_ср (t₂-t₁), откуда:

                                        (6)

Д=

3.2 Определение средней движущей силы процесса теплопередачи _ср

В расчетной практике рекомендуется определять среднюю разность температур, так же как при противотока, а значение вводить поправку в виде коэффициента E т.е.

_ср = Е _{против (7)}

В случае конденсации пара на трубках расчет будет одинаков, как прямотока, так и для противотока, а значение коэффициента Е можно принять равным 1, т.е. Е=1

_ср построил график изменения температур теплоносителей, как это показано на рисунке, определим _МАХ, _МIN, их отношение и _ср по среднеарифметической формулам

Для нашего случая горячей теплоноситель не изменит своей температуры, т.к. процесс теплоотдачи идет при конденсации пара.

Температура холодного теплоносителя возрастает от t₁ =24 С до t2 =96 C.

Тмпература конденсации t_к горячего теплоносителя определяют по давлению греющего пара. При давлении Р=0.35 МПа принял tк=130.4 С

_МАХ =tк –t1=130.4-23=107.4 С;

_МIN = tк –t2 =130.4-87=43.4 С

Если ,то

 (8)

3.3 Расчет коэффициента теплоотдачи α₁ пара к стенке трубок

Рассчитываем коэффициент α1 со стороны греющего пара для случая конденсации на пучке n вертикальных труб высотой Н.

=2,04*                 (9)

При температуре конденсации равным 130.4 С принял значение функции Аt приняли равным 7290.

 - физические параметры в единицах при температуре пленки конденсата t_к;

t – перепад температур между греющим паром и станками трубок (принимают в пределах от 3 - 8 ).

3.4 Определение критериев Рейнальдса ( Re ), Прандтля ( Pr ), Нуссельта ( Nu ) и коэффициента теплоотдачи а₁ от стенки трубок в воде

Критериальное уравнение, которое лежит в основе определения коэффициента теплоотдачи а₂ имеет вид:

Nu = A Re^m Reⁿ,                                                   (10)

Где A, m, n - коэффициент и показатели степени , величины которых зависят от числа Re и режима ввода жидкости;

Re =  =  (11)

критерий Рейнальдса, который характеризует соотношения между силами инерции и силами трения. В зависимости от числа Re имеет тот или иной режим движения жидкости и, следовательно, то или иное критериальное уравнение (10). Здесь V=1м/с – средняя скорость движения воды в трубном пространстве на 1 ход (задана);

 =0,025-2*0,002=0,021 м – внутренний диаметр нагревательной трубы .

=  

критерий Прандтля. Он характеризует соотношение физических величин теплоносителя. ρ, μ, V , С_ср, λ – плотность, вязкость, теплоемкость и теплопроводность воды при средней температуре t_ср.

При значениях Re>10⁴ имеет место устойчивый турбулентный режим движения воды. В этом случае критериальное уравнение имеет вид:

Nu = 0.023 Re^0.8 Pr^0.43                                          (12)

Критерий Нуссельта характеризует теплоотдачу и связан с коэффициентом а₂ выражением:

Nu = . а₂ = , Вт/(м² К)                           (13)