Исходные данные № рн, бар х Т’2, 0С Z n1 dвн, мм dнар, мм l,

Исходные данные № рн, бар х Т’2, 0С Z n1 dвн, мм dнар, мм l, м 6 1,2 0,95 52 2 70 16 22 4,3 Выполнить тепловой расчет вертикального кожухотрубного подогревателя, в котором паром, подаваемым в межтрубное пространство, нагревается вода от температуры Т’2=52, 0С. Пар имеет давление рн=1,2 бар и степень сухости х=0,95. Конденсат удаляется при температуре насыщения. Конструктивные параметры при температуре насыщения. Конструктивные параметры теплообменника: число ходов по воде Z=2, число трубок в каждом ходе n1=70, внутренний диаметр трубок dвн=16 мм, наружный dнар=22 мм, длина труб l=4,3 м. Трубки выполнены из нержавеющей стали/меди/латуни. Скорость воды принять из интервала w2=1÷3 м/с. Определить внутренний диаметр корпуса D, расходы греющего пара G1 и холодного теплоносителя G2 и температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменника T”2.

Расчетный внутренний диаметр корпуса теплообменника
Dв=1,1sn=1,1∙0,02670=0,263 м
Определяется шаг труб:
– исходя из условий крепления труб в трубной решетке
s=1,3dн=1,3∙20=26 мм=0,026 м.
– исходя из требований к минимальному шагу труб в трубной решетке
s=dн+6=20+6=26 мм=0,026 м.
Таким образом, шаг труб принят s=0,026 м.
Температура холодного теплоносителя на выходе из теплообменника T”2
T2"=T1-T1-T2'*ek*Fw2=80-80-52*e1006*0,0541=38 ℃
Площадь поперечного сечения корпуса, м2
F=π*Dвн24=3,14*0,2624=0,054
Коэффициент теплоотдачи
k=11α1+Δстλст+Δнахλнах+1α2=111617,7+0,003105+0,00023,49+13448,1=1006
где Δст – толщина стенки
Δст=dнар-dвн2=0,022-0,0162=0,003 м
Коэффициент теплопередачи α1
а) Критерия Рейнольдса
Re1=v1∙dэквν1=0,1∙0,01960,282∙10-6=6961,8
где dэкв – эквивалентный диаметр
dэкв=Dв2-nт'∙dнар2nт'∙dнар+Dв=0,262-70∙0,02270∙0,022+0,26=0,0196 м
б) Критерий Нуссельта:
Re>1000
Nu1=0,4∙εф∙Re10,6∙Pr10,36∙Pr1Prст10,25=0,4∙0,6∙6961,80,8∙0,90,43∙10,25=46,7
Коэффициент теплопередачи
α1=Nu1∙λ1dэкв=46,7∙0,680,0196=1617 Вт
2) Коэффициент α2 от стенке к трубе с нагревающей жидкостью
а) Критерий Рейнольдса:
Re2=v2∙dвнν2=0,7∙0,0160,5105∙10-6=21939
б) Критерий Нуссельта при турбулентном режиме (Re>10000):
Nu2=0,023∙Re20,8∙Pr20,43∙Pr2Prст20,25=0,023∙15602,20,8∙2,90,43∙2,92,550,25=100,58
α2=Nu2∙λ2dнар=111,55∙0,680,022=3448,1 Вт
где Prст2 - критерий Прандтля
Расход холодного теплоносителя G2 найдем по уравнению, кг/с
G2=ρ2*w2*f2=3,14*16*70=0,0028
Площадь поперечного сечения
f=π∙dвн2 4∙n=3,14∙162 4∙70=0,0028
Расход греющего пара G1
G1=V1*ρ1=G1=V1*ρ1=0,785*0,0162*1570*1,9=0,00106
Объемный расход воды в трубках
V1=0,785*d12*wn