Расчет водоводяных теплообменников

 

В теплогенерирующих установках применяются теплообменники трубчатой конструкции. По трубкам пропускают нагреваемую воду, а в межтрубное пространство подают чистую и умягченную воду. Движение теплоносителей противоточное.

Уравнение теплового баланса:

 

 

Отсюда температура сетевой воды t_х на выходе из водоводяного теплообменника будет:

 

°C

 

Зададимся оптимальной скоростью нагреваемой воды в трубках равной ω_тр = 1 м/с.

Определим необходимое сечение трубок водоподогревателя по формуле:

 

м²

 

где ρ_нагр – плотность нагреваемой воды, кг/м³.

Плотность нагреваемой воды определяется по средней температуре нагреваемого теплоносителя, которая рассчитывается по формуле:

 

°C

 

В соответствии с полученной величиной f_.тр выбирают необходимый типоразмер водоподогревателя ПВ-Z-15:

- диаметр основного корпуса (Dн=0,325 м);

- длина секции (L=2м);

- поверхность нагрева одной секции (fсек=14,24 м²)

-кол-во трубок(n=151шт)

Определим фактическую скорость воды в трубках по формуле:

 

м/с

 

Площадь межтрубного пространства:

 м²

Для выбранного типоразмера водоподогревателя определяется фактическая скорость воды в межтрубном пространстве по формуле:

 

 м/с

 

где ρ_гр - плотность греющего теплоносителя, кг/м³

Плотность греющего теплоносителя определяется по средней температуре греющего теплоносителя, которая рассчитывается по формуле:

 

°C

Коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенкам труб определяется по формуле:

 

 Вт/(м²·⁰С)

 

где t_ср.гр - средняя температура греющего теплоносителя, ⁰С.

d_экв - эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

Коэффициент теплоотдачи от стенок труб к нагреваемой воде определяется по формуле:

 

 Вт/(м²·⁰С)

 

где t_{ср.нагр} – средняя температура нагреваемого теплоносителя, ⁰С.

Коэффициент теплопередачи следует определять по формуле:

 

 Вт/(м²·⁰С)

Поверхность нагрева водоподогревателя определяют из уравнения теплового баланса:

 

 м²

 

где  - тепловая мощность теплообменника, Вт;

 - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·⁰С);

Δt_ср.лог – среднелогорифмическая разность температур между греющей и нагреваемой средой, ⁰С

Тепловую мощность водоводяного теплообменника определяют по формуле:

 

 Вт

 

Среднелогорифмическая разность температур определяется по формуле:

 

 ⁰С

 

где  - большая разность температур, °C

°C

 - меньшая разность температур, °C

°C

Число секций водоподогревателя определяется по формуле:

 

 шт

 

где f_сек – площадь одной секции, которая определяется в соответствии с выбранным типом водоподогревателя.