2015-03-07
2640
При расчете теплообменных аппаратов необходимо:
1. По уравнению теплового баланса по энтальпиям нагреваемой среды, определённым нами в расчёте тепловой схемы котельной определить количество тепла, переданное в теплообменнике по балансу.
2. Рассчитать среднелогарифмический температурный напор.
3. По типу теплообменника (пароводяной или водоводяной) принять значение коэффициента теплопередачи в нем по рекомендациям, приведённым в примере ниже.
4. Рассчитать площадь поверхности теплообменника.
5. По рассчитанной площади по таблицам подобрать тип теплообменника.
Для примера рассмотрим расчет одного (подогревателя добавочной воды 18) из теплообменных аппаратов, включенных в тепловую схему отопительной котельной.
Тепловой баланс подогревателя добавочной воды (18) запишется следующим образом:
.
При этом все тепло, поступившее в теплообменник расходуется для нагрева добавочной воды. Тепловой поток от греющего теплоносителя (пара) к добавочной воде определяется из уравнения теплопередачи:
,
где 
– коэффициент теплопередачи, Вт/(м2. о C);
– поверхность теплоообмена, м2;
– среднелогарифмический температурный напор в подогревателе, о C.
Среднелогарифмический температурный напор в подогревателе определяется формулой:
,
Где: 
– наибольший температурный напор, о C;
– наименьший температурный напор, о C.
Для пароводяных подогревателей (теплообменников) коэффициент теплопередачи равен 
Вт/(м2. о C); для водо-водяных теплообменников 
Вт/(м2. о C).
Таким образом, площадь поверхности подогревателя добавочной воды (18) равна:
,
или
.
Величины наибольшего и наименьшего температурных напоров в подогревателе добавочной воды поясняются рисунком 10.
Рис. 10. Схема, поясняющая расчет среднелогарифмического температурного напора в подогревателе добавочной воды
Согласно расчету в качестве подогревателя добавочной воды (18) выбираем пароводяной подогреватель ПП 1-11-2- II.
Основные технические характеристики сетевых подогревателей турбин приведены в таблице 4.14, технические характеристики пароводяных поверхностных сетевых подогревателей Саратовского завода энергетического машиностроения – в таблице 4.15. Общий вид таких подогревателей приведен на рис. 11. Общие технические условия для подогревателей кожухотрубных водо-водяных систем теплоснабжения приведены в ГОСТ 27590-2005. Технические требования для пластинчатых теплообменников регламентируются ГОСТ Р ИСО 15547-1-2009 «Нефтяная и газовая промышленность. Пластинчатые теплообменники. Технические требования».
Рис. 11 Общий вид подогревателя ПП 2-6-2- II Саратовского завода энергетического машиностроения
Основные параметры и размеры пластинчатых теплообменников APV приведены в таблице 4.16.
Принцип действия пластинчатых теплообменников поясняется рис. 12.
Рис. 12. Схема движения теплоносителей в пластинчатом теплообменнике
Таблица 4.14
Основные технические характеристики сетевых подогревателей турбин Уральского турбоматорного завода
| Тип подогревателя | Поверхность нагрева, м2 | Расчетный расход воды, кг/с | Перепад давления воды, кПа | Допустимое давление по воде, МПа | Рабочее давление пара, МПа | Масса, т | Тип турбины | |
| без воды | с водой | |||||||
| ПСГ-800-3-8-1 | 0,8 | 0,05-0,2 | ПТ-50/60-130/7 | |||||
| ПСГ-1300-3-8-1 | 0,8 | 0,05-0,25 | Т-50/60-130 ПТ-135/165-130/15 | |||||
| ПСГ-2300-2-8-1 | 0,8 | 0,05-0,2 | Т-100/120-130 | |||||
| ПСГ-2300-3-8-1 | 0,8 | 0,06-0,25 | Т-100/120-130 | |||||
| ПСГ-5000-2,5-8-1 | 0,8 | 0,05-0,15 | Т-250/300-240 | |||||
| ПСГ-5000-3,5-8-1 | 0,8 | 0,06-0,2 | Т-170/205-130 |
Таблица 4.15
Технические характеристики пароводяных поверхностных сетевых подогревателей завода «Сарэнергомаш»
| Обозначение подогревателя | Площадь поверхности нагрева, м² | Номинальный расход воды, т/ч | Расчетный тепловoй поток, МВт (Гкал/ч) | Масса подогревателя, кг |
| Температурный график 70/95 °С (максимальное избыточное рабочее давление пара — 0,19 МПа) | ||||
| ПП 2-6-2- II | 6,3 | 29,2 | 0,68 (0,585) | |
| ПП 1-11-2- II | 11,4 | 53,4 | 1,24 (1,07) | |
| ПП 1-16-2- II | 16,0 | 76,0 | 1,76 (1,52) | |
| ПП 1-21-2- II | 21,2 | 103,5 | 2,29 (1,99) | |
| ПП 1-35-2- II | 35,3 | 169,0 | 3,93 (3,38) | |
| ПП 1-50-2- II | 50,5 | 251,0 | 5,82 (5,02) | |
| ПП 1-71-2- II | 71,0 | 342,0 | 7,92 (6,84) | |
| Температурный график 70/130 °С (максимальное избыточное рабочее давление пара — 0,68 МПа) | ||||
| ПП 2-9-7-II | 9,5 | 32,4 | 1,89 (1,63) | |
| ПП 1-17-7-II | 17,2 | 59,0 | 3,45 (2,98) | |
| ПП 1-24-7- II | 24,4 | 83,5 | 4,9 (4,22) | |
| ПП 1-32-7- II | 32,0 | 110,5 | 6,96 (5,57) | |
| ПП 1-53-7- II | 53,9 | 182,0 | 10,58 (9,20) | |
| ПП 1-76-7- II | 76,8 | 261,0 | 15,3 (13,20) | |
| ПП 1-108-7- II | 108,0 | 358,0 | 21 (18,10) | |
| Температурный график 70/150 °С (максимальное избыточное рабочее давление пара — 0,68 МПа) | ||||
| ПП 2-9-7-IV | 9,5 | 16,1 | 1,31 (1,13) | |
| ПП 1-17-7- IV | 17,2 | 29,4 | 2,41 (2,08) | |
| ПП 1-24-7- IV | 24,4 | 41,7 | 3,45 (2,94) | |
| ПП 1-32-7- IV | 32,0 | 55,0 | 4,5 (3,88) | |
| ПП 1-53-7- IV | 53,9 | 93,0 | 7,61 (6,55) | |
| ПП 1-76-7- IV | 76,8 | 133,0 | 10,9 (9,40) | |
| ПП 1-108-7- IV | 108,0 | 188,0 | 15,42 (13,30) |
* — давление рабочее максимальное избыточное – 1,57 МПа; температура пара максимальная –250 °C.
Таблица 4.16
Основные характеристики пластинчатых теплообменников APV*
| Тип теплообменника | Площадь поверхнос-ти тепло-обмена пластины, м2 | Максимальное количество пластин, шт. | Площадь теплообмена, не более, м2 | Диаметр соединений, dу, мм | Расход среды, не более, м3/ч | Масса, не более, кг |
| APV U2 M-16 | 0,02 | 1,13 | 1,7 | |||
| APV T4 M-10 | 0,04 | 2,04 | 5,5 | |||
| APV T4 MV-10 | 0,04 | 2,04 | 5,5 | |||
| APV T4 M-16 | 0,04 | 1,92 | 5,5 | |||
| APV T4 MV-16 | 0,04 | 1,92 | 5,5 | |||
| APV T4 MGS-16 | 0,04 | 6,12 | 5,5 | |||
| APV T4 MGS-25 | 0,04 | 5,84 | 5,5 | |||
| APV TR1 DH-16 | 0,061 | 4,76 | 8,6 | 112,8 | ||
| APV H12 M-10 | 0,12 | 6,72 | 22,8 | 110,81 | ||
| APV H12 MV-10 | 0,12 | 6,72 | 22,8 | 110,81 | ||
| APV H17 M-10 | 0,17 | 9,52 | 22,8 | 144,01 | ||
| APV H17 MV-10 | 0,17 | 9,52 | 22,8 | 144,01 | ||
| APV H17 MGS-10 | 0,17 | 27,88 | 22,8 | 323,66 | ||
| APV H17 DH-16 | 0,17 | 8,33 | 22,8 | 249,51 | ||
| APV N25 DH-16 | 0,25 | 14,5 | 34,6 | |||
| APV N25 MGS-10C | 0,25 | 53,75 | 34,6 | 525,1 |
* Рабочее давление - 1-2,5 МПа; максимальная рабочая температура - 100° С (с материалом прокладки из резины типа бутадиен-нитрильный каучук); рабочая температура 150° С (с материалом прокладки из резины типа этилен-пропилен-диен-каучук); рабочая температура 200° С (с материалом прокладки из резины типа фторкаучук).
В приложении B (рисунки В.1.-В.4.) приведены примеры компоновок оборудования котельных. Схемы компоновок паровых котлов с габаритными размерами приведены в приложении Г.
В заключении пояснительной записки студент приводит:
1. Количество и марку котлов, подобранных в результате расчета для обеспечения требуемой производительности котельной.
2. Характеристики тягодутьевых устройств (тип, создаваемое давление, подача), определенные в результате расчета для газового и воздушного трактов.
3. Параметры насосного (тип, напор, подача) и теплообменного оборудования также приводяся в заключении курсового проекта.
