Тепловой расчет мазутных подогревателей

Тепловой расчет служит для определения гидродинамических и тепловых характеристик аппарата. При этом нахождение по заданным параметрам необходимой поверхности теплообмена мазутоподогревателей, а также общего их числа, выполняется в ходе конструктивного теплового расчета; определение рабочих характеристик эксплуатируемых аппаратов в условиях, отличающихся от тех, на которые они проектировались, осуществляется при поверочном тепловом расчете.

В техническое задание по разработке мазутоподогревателя должны входить следующие данные:

расход мазута через один аппарат

температура мазута на входе и выходе из аппарата в этих режимах

давление при температуре греющей среды (воды) перед аппаратом

Конструкторский тепловой расчет мазутоподогревателей проводится в следующей последовательности:

1. определяется средняя температура мазута в подогревателе:

По температуре находятся значения физических параметров мазута:

а) средняя плотность:

б) коэффициент теплопроводности:

в) удельная теплоемкость:

г) коэффициент кинематической вязкости в зависимости от марки мазута 40 мм

2. Находится количество тепла, необходимое для подогрева мазута до заданной температуры:

кВт = 0,135 Гкал/ч

3. Расход греющей воды определяется по формуле:

кВт

4. Определяется средняя логарифмическая разность температур:

5. Вычисляется число трубок в корпусе мазутоподогревателя:

Количество трубок находится из условия обеспечения оптимальных значений скоростей мазута от 0,5 до 2 м/с. Вначале определяется число трубок в одном ходу по уравнению

,

где dвн = 0,0355 м – внутренний диаметр трубок.

Общее число трубок в аппарате

шт.,

где m=12 – число ходов потока мазута в подогревателе типа ПМ.

6. Вычисляется коэффициент теплоотдачи от воды к стенке:

,

где - критерий Нуссельта для воды.

,

где - критерий Рейнольдса для воды (определяет характер движения воды – ламинарное или турбулентное).

,

где = 1 м/с - скорость воды в межтрубном пространстве (в зависимости от ).

dэ – эквивалентный диаметр для межтрубного пространства.

,

где dн = 0,038 м – наружный диаметр трубок.

- площадь «живого сечения» межтрубного пространства.

- расход воды, нагреваемой в межтрубном пространстве.

,

где = 1 – теплоемкость воды;

Q – расчетный расход тепла;

- температура греющей воды на входе в подогреватель;

- температура греющей воды на выходе из подогревателя.

По температуре из справочника выбираем значения параметров:

По температуре определяем из справочника значение параметра .

,

где - температура мазута на входе в подогреватель;

- температура мазута на выходе из подогревателя.

7. Вычисляется коэффициент теплоотдачи от стенки к мазуту:

Движение вязких жидкостей (масел и мазута), как правило, является ламинарным из-за высокой вязкости. Для расчета средних коэффициентов теплоотдачи при вязкостном течении жидкости рекомендуется использовать критериальное уравнение вида

где - критерий Нуссельта;

- критерий Пекле;

- коэффициент температуропроводности мазута;

l = 6 м – длина трубок.

Значение критерия Нуссельта в зависимости от безразмерного комплекса определяется по графику.

8. Определяется коэффициент теплоотдачи от пара к мазуту с учетом загрязнения поверхности теплообмена:

где - коэффициент загрязнения, принимаемый в пределах от 0,65 до 0,85;

= 0,0025 м - толщина стенки трубок;

- коэффициент теплопроводности латунных трубок.

9. Расчетная поверхность нагрева:

10. Выбираем ближайший большой по поверхности нагрева стандартный мазутоподогреватель серии ПМ. Выписываем его основные технические характеристики:

Поверхность нагрева:

Число трубок:

Длина трубок:

11. Уточняется скорость движения мазута в трубках:

12. Уточняются значения коэффициентов теплоотдачи и коэффициентов теплопередачи:

для мазута:

для воды:

Коэффициент теплопередачи пересчитывается по формуле

13. Уточняется расчетная поверхность мазутоподогревателя:

Полученная поверхность нагрева после второго приближения сравнивается с выбранной ранее поверхностью стандартного подогревателя. При выполнении условия тепловой расчет прекращается. Если , то вновь производится выбор стандартного подогревателя и выполняется третье приближение.

прекращаем тепловой расчет.