![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Расчет воздухоподогревателя первой ступени
Аппарат предназначен для подогрева воздуха камеры горения реактора. Исходные данные для расчета: Расход углеродогазовой смеси V = 2608,8 м3 /ч; Температура начальная t’ 2= 850 °С; Предварительная температура =680°С. Тепловая нагрузка аппарата рассчитывается согласно формуле: Q = V·cP·( t’ –t” ) = Q’ – Q” , (1) где - V- объемный расход (часовой) УГС, м3/ч; ср - удельная объемная теплоемкость УГС, кДж/(кг*К); Q',Q"- соответственно начальное и конечное тепло УГС, кДж/ч; Q=2608.8·1.298·(850-680)=575657,8 МДж/ч Q” = (VО.Г.·сО.Г. + GТ.У.·сТ.У. + VВ.П.·сВ.П.) · t”2-Q, (2) где -VО.Г.- объемный расход (часовой) отходящего газа, м3/ч; GТ.У.- массовый расход(часовой) технического углерода, кг/ч; VB-П- объемный расход (часовой) водяного пара, м3/ч. Q” = (2668,8 · 1,447 + 2608,8 · 1,298 + 18722,4 · 1,704) · 850 – 575657,8 = 33319,47 МДж/ч
Расчет температурного режима.
Рисунок 1– Температурная схема потоков в воздухоподогревателе
Δtб = 380 °С, Δtм = 250 °С, тогда среднюю разность температур между холодным и горячим теплоносителями ( Средняя температура горячего газа (УГС)
Средняя температура холодного газа (ВСД): tср.всд = tcpyrc - tcp (3) tcpвсд = 765 - 315 = 450 0С
Физические параметры рабочих сред. Воздух среднего давления: Плотность ВСД при 450 °С (ρвсд), рассчитывают по формуле:
где - M – молярная масса компонента, кг/кмоль; Р – давление в аппарате, МПа; Р0 – давление при нормальных условиях. Плотность смеси рассчитываем по формуле:
Динамическая вязкость среды:
Вязкость смеси находим по формуле:
где -
Кинематическая вязкость среды:
Коэффициент теплопроводности среды:
где - СР – удельная теплоемкость среды, кДж/(м3·К);
А=1,9 ; к=1,4. Критерий Прандля:
где -
Углеродогазовая смесь: T=765оC =1038К. Плотность УГС при 765 °С (ρугс), рассчитывают по формуле:
где - GОГ, GТУ, GВП - массовый расход соответственно отходящего газа, технического углерода и водяного пара, кг/ч. V-объемный расход отходящего газа, технического углерода и водяного пара, м3/ч; Р – давление в аппарате, МПа. Динамическая вязкость среды находим по формуле: Вязкость смеси находим по формуле: Кинематическую вязкость среды находим согласно формуле Коэффициент теплопроводности среды находим по формуле Критерий Прандля рассчитываем по формуле Определение ориентировочной поверхности теплообмена и подбор подогревателя воздуха. Ориентировочный коэффициент теплопередачи: К=20 Вт/(м2 ·°С). Ориентировочная поверхность теплообмена:
где - Q - тепловая нагрузка на подогреватель ,Вт; КОР - ориентировочный коэффициент теплопередачи; Δtcp - средняя логарифмическая разность температур.
F = Выбираем подогреватель ПВ-200 со следующими характеристиками: Коэффициент теплопередачи Коэффициент теплоотдачи Объемный расход (секундный):
Скорость газовой смеси:
где - VC – секундный расход, м3/с, S – площадь поперечного сечения, м2. Критерий Рейнольдса:
где - w- скорость газовой смеси; м/с;
Критерий Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи:
где -
Коэффициент теплоотдачи Площадь поперечного сечения:
Определяющий размер:
Объемный расход (секундный) определяется по формуле: Скорость газовой смеси определяется по формуле: Критерий Рейнольдса определяется по формуле: Критерий Нуссельта определяется по формуле: Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле: Поперечное смывание трубного пучка. Определяющий размер: dтр=0,039 м. Площадь поперечного сечения: Критерий Нуссельта находим по формуле: Коэффициент теплоотдачи по формуле: Средний коэффициент теплоотдачи рассчитывают: Коэффициент теплопередачи определяем по формуле: где a2 – коэффициент теплоотдачи от стенки к ВСД, Вт/(м2 a1 – коэффициент теплоотдачи от УГС к стенке, Вт/(м2
Расчет поверхности теплообмена. Расчетная поверхность теплообмена определяется по формуле: Запас поверхности теплообмена составляет: Температура стенки: со стороны более горячего теплоносителя:
где - К – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2
со стороны более холодного теплоносителя:
где - К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2
К установке принимается подогреватель воздуха ПВ-200 со следующими характеристиками: Диаметр трубок - 42x4,5 мм; Количество трубок - 211 шт.; Средняя длина трубок - 3,952 м; Диаметр кожуха ( внутренний ) - 1000 мм; Число ходов – 1; Средний радиус изгиба - 0,9 м; Материал: кожуха - ст.12Х18Н10Т; трубок - ст. 12X18Н10Т; Количество - 1шт.
|