Использование вторичных тепловых ресурсов

 

Министерство  образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Орский  гуманитарно-технологический  институт (филиал)

ГОУ ВПО «Оренбургский  государственный  университет» 

механико-технологический  факультет

кафедра электроснабжения и энергообеспечения 
 
 

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ  ЗАДАНИЕ

по  дисциплине «Тепломассообменное оборудование предприятий» 

ОГТИ 140106.19 
 
 

      Руководитель:

      ______________ Елыкова А.Р.

      «____»______________2006 г.

      Исполнитель:

      студент группы ЭО-41

      ______________ Словцов А.Е.

      «____»______________2006 г. 
 

Орск 2006

 

     

     Задача 1

     Произвести  тепловой расчёт секционного кожухотрубного водо-водяного теплообменного аппарата (схема противоток).

     1 Исходные данные

     Теплопроизводительность водоподогревателя

     

     Начальная температура греющей воды

     

     Начальная температура нагреваемой воды

     

     Конечная  температура нагреваемой воды

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1. Общий  вид горизонтального секционного кожухотрубного

теплообменника с опорами-турбулизаторами 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

Рис. 2. Конструктивные размеры теплообменника 

1 - секция; 2 - калач; 3 - переход; 4 - блок опорных  перегородок;

5 - трубки; 6 - перегородка опорная; 7 - кольцо; 8 - пруток; 
 

 

      2 Тепловой  расчёт секционного кожухотрубного водо-водяного теплообменного аппарата (схема противоток) 

2.1 Максимальный  расход нагреваемой воды, проходящей  через водоподогреватель

     

где с₂ – удельная теплоёмкость нагреваемой воды, кДж/(кг ·⁰С).

     Удельная  теплоёмкость нагреваемой воды при  температуре 

       (1, прил. 9)

     

2.2 Необходимое  сечение трубок водоподогревателя  при скорости нагреваемой воды  в трубках ω_тр = 1 м/с

     

где ρ₂ – плотность нагреваемой воды, кг/м³.

     Плотность нагреваемой воды при температуре 

       (2, табл. 1.4)

     

     По  табл. 1 прил. 7 СП 41 – 101 – 95 и полученной величине необходимого сечения трубок водоподогревателя подбираем тип водоподогревателя со стандартными характеристиками.

     Таблица 1 – Характеристики водоподогревателя

                 (3, табл. 7.1)

2.3 Скорость воды  в трубках при двухпоточной компоновке

     

     

2.4 Температура  греющей воды на выходе из  водоподогревателя

     Принимаем температуру греющей воды на выходе из водоподогревателя

     

2.5 Максимальный  расход греющей воды, проходящей  через водоподогреватель

     

где с₁ – удельная теплоёмкость греющей воды, кДж/(кг·⁰С).

     Удельная  теплоёмкость греющей воды при температуре 

       (1, прил. 9)

     

2.6 Скорость воды  в межтрубном пространстве при  двухпоточной компоновке

     

где ρ₁ – плотность греющей воды, кг/м³.

     Плотность греющей воды при температуре 

       (2, табл. 1.4)

     

2.7 Средняя температура  греющей воды

     

     

2.8 Средняя температура  нагреваемой воды

     

       

2.9 Коэффициент  теплоотдачи от греющей воды  к стенке трубки

     

     

2.10 Коэффициент  теплоотдачи от стенки труб  к нагреваемой воде

     

     

2.11 Коэффициент  теплопередачи водоподогревателя

     

где φ – коэффициент эффективности теплообмена;

     β – коэффициент, учитывающий накипь и загрязнение поверхности труб в зависимости от свойств воды;

     а – толщина стенки трубы, м.

     λ_ст = 105 Вт/(м·⁰С); φ = 1,2; β = 0,92; а = 0,001 м (3,прил. 7)

     

2.12 Среднелогарифмическая  разность температур между нагреваемой и греющей водой в водоподогревателе

     

     

2.13 Требуемая  поверхность нагрева водоподогревателя

     

     

2.14 Число секций  водоподогревателя

     

     

     Принимаем 6 секций в одном потоке.

      Действительная поверхность нагрева одного потока

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.3. Изменения температур теплоносителей

по  поверхности аппарата 

 

2.15 Выбор теплообменного аппарата

     По  полученной действительной поверхности  нагрева водоподогревателя выбираем горизонтальный теплообменный многоходовой кожухотрубный аппарат для систем горячего водоснабжения в ИТП при двухпоточной схеме.

     Таблица 2 – Техническая характеристика ТМПГ 76×2 –1,0 – 5 – УЗ

                 (3, табл. 7.4) 

 

      3 Тепловой расчёт  пластинчатого водо-водяного  теплообменного аппарата (схема  противоток).

     Величины  расходов и температуры  теплоносителей на входе и выходе из водоподогревателя принимаются такими же, как и в предыдущем расчёте.

3.1 Оптимальное  соотношение числа ходов для  греющей и нагреваемой среды

     Принимаем располагаемую разность давлений греющей и нагреваемой воды

     DР₁ = 40 кПа; DР₂ = 120 кПа

     

     

     Соотношение ходов не превышает 2, следовательно, принимается симметричная компоновка теплообменника.

 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1. Симметричная компоновка пластинчатого теплообменника 
 
 
 
 
 
 

3.2 Тип и техническая  характеристика пластины

     Выбираем  тип пластины – 0,6р.

     Таблица 2 – Техническая характеристика пластины

                 (3, прил. 8.1)

3.3 Требуемое количество каналов по нагреваемой воде при оптимальной скорости воды в каналах ω₂ = 0,4 м/с

     

где f_к – площадь поперечного сечения канала, м².

     

     

     Количество  каналов по нагреваемой воде принимаем равным 1.

3.4 Общее живое  сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды

     Компоновка  водоподогревателя симметричная, то есть m₁ = m₂.

     

     

3.5 Фактическая  скорость греющей воды

     

     

3.6 Фактическая  скорость нагреваемой воды

     

     

3.7 Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины

     

     А = 0,368

      3.8 Коэффициент тепловосприятия  от стенки пластины к нагреваемой  воде

     

      3.9 Коэффициент теплопередачи

     

     λ_ст = 16 Вт/(м·⁰С); β = 0,82; а = 0,001 м (3, прил. 8)

     

3.10 Требуемая  поверхность нагрева водоподогревателя

     

     

3.11 Число ходов  водоподогревателя

     

     

     Принимаем 7 ходов.

     Действительная поверхность нагрева

     

       
Задача 2

     Произвести   расчёт двухступенчатой смешанной  схемы теплоснабжения потребителей и ИТП.

     1 Исходные данные

     Теплопроизводительность водоподогревателя

     

     Температурный график – 130/70 ºС 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчет двухступенчатой смешанной схемы 

 
 

 
 

2.1. Первая ступень 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Вторая ступень 

 
 
 

Примечание.

Расчет произведен с учетом снижения теплоотдачи в переходной области   

f_i = 0,464·ln(Re) – 3.28  [f_i = 0.35 (при  Re<2300), f_i = 1 (при  Re>10000)] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  используемой литературы

1. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – 7-е изд., стереот. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472 с.: ил.
2. Манюк В.И., Каплинский Я.И., Хиж Э.Б. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1988. – 432 с.: ил.
3. Проектирование тепловых пунктов СП 41-101-95.