Гидравлический расчет подогревателя.

 

Этот расчет устанавливает затрату энергии на движение теплоносителей через аппарат. Гидравлическое сопротивление пароводяных теплообменников по межтрубному пространству, как правило, не определяется, так как его величина вследствие небольших скоростей и малой его плотности мала. Полный напор DР, необходимый для движения жидкости или газа через теплообменник, определяется по следующей формуле:

DP = åDP_тр + åDP_м + åDP_у + åDP_г, Па,

где

åDP_тр – сумма гидравлических потерь на трение, Па;

åDP_м – сумма потерь напора в местных сопротивлениях, Па;

åDP_у – сумма потерь напора, обусловленных ускорением потока, Па;

åDP_г – перепад давления для преодоления гидростатического столба жидкости, Па.

2.1. Гидравлические потери на трение в каналах при продольном омывании пучка труб теплообменного аппарата определяются по формуле

где

l_тр – коэффициент сопротивления трения;

– длина трубы, м;

d_э – эквивалентный диаметр, равный внутреннему диаметру трубок, м;

r – плотность воды, кг/м³;

w – средняя скорость воды на данном участке, м/с.

2.2.Коэффициент сопротивления трения для чистых трубок можно рассчитать по выражению

 

 

2.3.Гидравлические потери давления в местных сопротивлениях можно определить по формуле

где

– коэффициент местного сопротивления, его находят отдельно для каждого элемента подогревателя

2.4.Потери давления, обусловленные ускорением потока вследствие изменения объема теплоносителя при постоянном сечении канала, определяются по выражению

, ,

где

w₁ и w₂ – скорости теплоносителя во входном и выходном сечениях потока соответственно, м/с;

r₁ и r₂ – плотности теплоносителя во входном и выходном сечениях потока соответственно, кг/м³.

DP_у = 0 (для капельных жидкостей P_у ничтожно мало и не принимается в расчет).

Перепaд давления для преодоления гидростатического столба жидкости равен нулю, т.к. данный подогреватель не сообщается с окружающей средой: DP_г = 0.

2.5.Определим полный напор, необходимый для движения воды через аппарат

 

2.6.Определим мощность, необходимую для перемещения воды через подогреватель

где

G_в - объемный расход воды, м³/с;

h = 0,85 - коэффициент полезного действия насоса;

DP - полный напор, кПа.

2.7. Определение размеров патрубков:

Для воды (входной и выходной патрубки).

2.7.1Вычисляем площадь сечения патрубка

.

2.7.2. Определяем диаметр патрубка

Патрубок для входа пара.

2.7.3.Принимаем скорость пара в патрубке w = 30 м/с. Вычисляем площадь сечения патрубка

где

– массовый расход пара, ;

– плотность пара при средней температуре пара, ,

2.7.4. Определяем диаметр патрубка по формуле

 

 

Патрубок для выхода конденсата.

2.7.5.Принимаем скорость конденсата в патрубке w_к = 3 м/с. Плотность конденсата находится при температуре насыщения пара , . Вычисляем площадь сечения патрубка по выражению

2.7.6. Определяем диаметр патрубка по формуле

Патрубок для откачки воздуха.

2.7.7.Принимаем расход воздуха G_в' = 0,05 D_п, кг/с

G_в' = 0,05 D_п = 0,05×7,69 =0,3845, кг/с

Скорость воздуха w_в = 8 м/с. Вычисляем площадь сечения патрубка по выражению (2.2).

2.7.8. Определяем диаметр патрубка по формуле