Дипломная работа: Реконструкция схемы внутристанционных коллекторов теплосети

   - теплосодержание (энтальпия) обогревающего пара при входе в подогреватель,

  - КПД бойлера, учитывающий потери в окружающую среду.

кг/ч

3)  Соотношение числа ходов греющего пара и нагреваемой воды

, (5.7)

 где живое сечение одного межпластинчатого канала;

Принимаем тип пластины 0,5 Пр, для этого типа пластины  

Рисунок 4-Принципиальная схема пластинчатого теплообменного аппарата

Таблица 19- Технические показатели пластины

Принимаем ;

Плотность воды определяется по средней температуре воды

,

 для

Принимаем

4)  Общее живое сечение каналов в пакете

5)  Скорость воды

,

6)  Скорость пара

7)  Эквивалентный расход потока по пару

8)  Эквивалентный расход потока по воде

9)  Число ступеней подогрева

 где удельный параметр пластины, ;

безразмерная удельная тепловая нагрузка;

,  (5.8)

где максимально возможный температурный перепад;

Принимаем 1 ход в теплообменнике (симметричная компоновка).

10)   Средняя разность температур

Принимаем температуру конденсата 70˚С

˚С

11)  Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке пластины

,  (5.9)

 где критерий Нуссельта,

  коэффициент теплопроводности конденсата,  при ;

эквивалентный диаметр канала пластины,

Для вертикальной стенки при конденсации пара на ней критерий Нуссельта определяется:

,  (5.10)

критерий Прандтля,  

 где критерий конденсации,

,

здесь - критерий Галилея,

,

здесь - вязкость конденсата, ;

,

здесь - теплота испарения, ,

 - теплоёмкость конденсата, =4,2 кДж/(кг*˚С),

12)  Коэффициент теплоотдачи от стенки пластины к воде

,

 где А – коэффициент пластины, А=0,492.

13)  Коэффициент теплопередачи

 - толщина стенки трубы, =0,6*10-3 м,

  - теплопроводность стали, =60 Вт/(м2*˚С),

14)  Тепловой поток

15)  Площадь нагрева

16)  Действительная поверхность нагрева всего подогревателя

17)  Количество пластин при площади поверхности одной пластины fпл=0,5м2

18)  Выбор теплообменного аппарата

Принимаем к установке пластинчатый теплообменный аппарат фирмы «APV» разборный с резиновыми прокладками типа N50 с поверхностью нагрева пластины 0,5м2. Материал пластин AISI 304, материал прокладок EPDM. Масса установки не более 460 кг.

Гидравлический расчёт пластинчатого теплообменника

1)  Потери давления для нагреваемой воды

, (5.11)

где  - коэффициент, учитывающий накипеобразование, при отсутствии опытных данных принимаем ;

 Б – коэффициент, зависящий от типа пластины, Б = 3,0 , /4,с.50/

2)  Потеря давления в пластинчатом теплообменнике, ∆Рс, Па , /2, с.275/:

,  (5.12)

 где  - потеря давления во всех ступенях одного канала;

- потеря давления в присоединительном штуцере.

,

здесь  - коэффициент гидравлического сопротивления канала;

 - приведённая длина канала, = 0,8 м;

 - эквивалентный диаметр канала;

- средняя скорость теплоносителя;

 - число последовательно соединённых ступеней.

,

здесь с – эксплуатационный коэффициент, учитывающий загрязнения пластин, а также их деформацию вследствие разности давлений в теплообменивающихся средах;

а – постоянная величина, зависящая от типа пластины, а=15;

Re – число Рейнольдса, зависящее от режима потока теплоносителя.

,

здесь  - скорость теплоносителя в штуцере;

  - коэффициент гидравлического сопротивления в штуцере,  

 , /2,с.275/

5.3  Охладитель выпара

Охладитель выпара предназначается для конденсации пара, содержащегося в выпаре, с целью сохранения конденсата этого пара.

В качестве охлаждающей среды следует применять рабочую техническую воду, имеющую среднегодовую температуру 100С. Конденсат из охладителя выпара подается на всас насоса подачи рабочей воды на эжекторы, а перелив сливается в сборные баки нижних точек.

Обязательным элементом деаэрационной установки является охладитель выпара, который является групповым (один охладитель выпара на группу деаэра­торов), поверхностного (трубчатого) типа.

Таблица 20- Исходные данные:

Объем выпара движется в межтрубном пространстве, а рабочая вода- по охлаждающим трубкам диаметром 17/19 мм. Материал трубок латунь Л68. Корпус охладителя выполнен из стальной трубы диаметром 1020×10 мм.

5.3.1 Тепловой расчет

Уравнение теплового баланса охладителя выпара (без учета потери тепла в окружающую среду и при энтальпии выпара, рав­ной энтальпии насыщенного пара):

, (5.13)

 где Dвып—расход (кг/ч);

  iвып — энтальпия насыщенного пара, содержащегося в выпаре перед охладителем при давлении в деаэраторе ккал/кг;

Gв — расход охлаждающей воды, кг/ч;

i2, i1 — энтальпия воды при выходе из аппарата и входе в него, ккал/кг;

Gк — расход конденсата пара из выпара, кг/ч;

iк — энтальпия конденсата, ккал/кг.

Поскольку относительное содержание воздуха в выпаре незначительно, можно принять:

.

Отсюда при отсутствии переохлаждения конденсата пара из вы­пара расход охлаждающей воды, Gв, кг/ч:

, (5.14)

где — теплота парообразования при давлении в деаэраторе, ккал/кг.

 кг/ч.

Поверхность охладителя выпара трубчатого типа, Fох, м2, определяется по формуле:

,(5.15)

 где ∆t — среднелогарифмическая разность температур, °С;

k — коэффициент теплопередачи, ккал/м2*ч*град;

b— коэффициент запаса.

Значение коэффициента b выбирается в зависимости от материала трубок , в том числе для латуни b = l,2-l,3.

Среднелогарифмическая разность температур, ∆t,0С, находится из выражения:

,  (5.16)

где t01, t02 — температуры охлаждающей воды до и после охладителя выпара, °С;

  tн — температура выпара, принимаемая равной температуре насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе, °С.

0С.

Коэффициент теплопередачи, k, ккал/м2*ч*град, определяется по формуле :

, (5.17)

 где

  — коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубки,  ккал/м2*ч*град;

δ — толщина стенки трубок, м;

λ — коэффициент теплопроводности металла трубок, ккал/м*ч*град;

 — коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к охлаждаю­щей среде, ккал/м2* ч* град.

 Значения  следует принимать в зависимости от начального содержания кислорода в поступающей в деаэратор воде и степени извлечения пара из выпара согласно таблице 21.

Таблица 21- Коэффициенты теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к охлаждающей воде, αв, ккал/м2* ч* град, рекомендуется определять из выражения:

,  (5.18)

 где z— множитель, зависящий от температуры охлаждающей воды;

—скорость охлаждающей воды, м/сек;

d — внутренний диаметр трубки, м.

Таблица 22-Значения z для воды на линии насыщения

Скорость охлаждающей воды в трубках выбирается в зависи­мости от материала трубок и допустимой потери давления. При латунных трубках рекомендуется принимать  не выше 2,5 м / сек.

 ккал/м2* ч* град.

 м2*ч*град/ккал.

 ккал/м2*ч*град.

м2

Число трубок в охладителе выпара, n:

,(5.19)

 где - удельный объем жидкости, м3/кг.

Длина трубок охладителя выпара, , м:

;

м.

Шаг между трубками,m, мм:

мм.

5.3.2 Гидравлический расчет

В объем гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов и сопротивления движению воды в охладителе с .прилегающими к нему трубопроводами.

Диаметр трубопровода выпара dвып, м:

,  (5.20)

где — удельный объем выпара, принимаемый равным удельному объему насыщенного пара при давлении в деаэраторе, м3/кг;

— скорость выпара в отводящем трубопроводе, м/сек.

Скорость выпара принимается в деаэраторах атмосферного давления 50—60 м/сек .

м.

Диаметр трубопровода охлаждающей воды и присоединитель­ных штуцеров рассчитывается по скорости воды, принимаемой рав­ной 1,0—2 м/сек.

Сопротивление движению воды в охладителе складывается из суммы местных сопротивлений входа и выхода (присоединительных штуцеров), поворотов (число ходов) и трения на прямых участках труб.

Местные сопротивления, ∆рм, Па, определяются по формуле:

,(5.21)

 где - коэффициент сопротивления , принимается по данным справочников.

 кПа

Сопротивление трения,∆ртр, Па, определяется по формуле:

, (5.22)

 где — коэффициент трения;

l — длина прямых участков трубы, м;

d — диаметр трубопровода или эквивалентный диаметр, м;

— скорость воды, м/сек;

 — удельный вес воды, кг/м3.

 Коэффициент сопротивления трения технически гладких труб, λ:

,  (5.23)

 где Re — число Рейнольдса потока воды в трубе.

кПа

Общее сопротивление аппарата, ∆р, Па, определяется как сумма его составляющих:

кПа.

5.4  Водоструйные эжекторы для деаэраторов

Водоструйный эжектор получил широкое распространение благодаря ряду преимуществ:

а) дешевый;

б) простой;

в) нетребовательный в эксплуатации аппарат.

G1

t1

1 – сопло; 2 – камера смешения; 3 – диффузор; 4 – горловина смешения; 5- смесительный конус.

Рисунок 5 – Принципиальная схема водоструйного эжектора

Водоструйный эжектор на рисунке 5 состоит из камеры смешения 2, имеющей форму цилиндра (или конфузора), диффузора 3, сопла 1 и предкамеры 5, соединяющей камеру смешения с входными патрубками и соплом.

Водоструйный эжектор работает так: рабочая вода, проходя по соплу с температурой t1 в количестве G1, приобретает при выходе из него значительную скорость; давление ее при этом снижается до величины, меньшей, чем в патрубке подмешиваемой смеси. Парогазовая смесь с температурой t2 в количестве G2 подсасывается выходящей из сопла струей рабочей воды и смешивается с ней. Скорость смешанного потока воды выравнивается по сечению в камере смешения до температуры t3 в количестве G3. В диффузоре вследствие роста сечений скорость смешанного потока падает, а давление растет до более высокого, чем р2.

  (5.24)

(5.25)

Отношение (5.25) носит название коэффициента смешения. Он представляет собой отношение веса подмешиваемой смеси к весу рабочей воды.

Вокруг струи воды, вытекающей из отверстия сопла, создается зона пониженного давления, благодаря чему парогазовая смесь перемещается из деаэратора в камеру всасывания. В горловине струя смешанной воды, двигаясь с меньшей, чем в отверстии сопла, но еще с высокой скоростью. Обладает значительным запасом кинетической энергии. В диффузоре при постепенном увеличении площади поперечного сечения кинетическая энергия преобразуется в потенциальную: по его длине гидродинамическое давление падает, а гидростатическое – нарастает. За счет разницы гидростатического давления в конце диффузора и в камере всасывания эжектора создается давление циркуляции воды в системе.

Работа эжектора зависит от качества его исполнения:

а) должна обеспечиваться точная центровка относительно оси эжектора;

б) сварка эжектора должна проводиться в кондукторе;

в) необходим специальный фасонный фланец, зажимающий сопло эжектора, что предотвращает переток рабочей воды помимо сопла;

г) необходимо следить за формой выходной части сопла и входной части камеры смешения;

д) сопло и камера должны быть отшлифованы.

В процессе эксплуатации необходим постоянный контроль за чистотой проточной части и при необходимости производить его чистку.

В комплект поставки эжектора входит:

- Эжектор в сборе с ответными фланцами ..…1 шт.

- Комплект технической и товаросопроводительной документации:

а) Паспорт, включающий техническое описание и инструкцию по эксплуатации …1 экз.

б) Габаритные чертежи эжектора ……………...1 экз.

в) Паспорт или другая документация на поставляемые с эжектором комплектующие изделия ………………...по 1 экз.

5.4.1 Устройство и принцип работы эжекторов типа ЭВ

Эжектор типа ЭВ на рисунке 6 состоит из корпуса 1, вставки 2 и камеры смешения 3.

Рабочая вода поступает в верхнюю камеру эжектора, откуда поступает на вставку имеющую определенное количество отверстий (сопел) соответствующего диаметра. Проходя через сопла поток рабочей воды образует струи воды в количестве, соответствующем количеству сопел. Струя воды в камере смешения захватывает парогазовую смесь и, смешиваясь с ней, уносит ее в отводящий трубопровод.

5.4.2 Расчет эжекторов

1) Эжектор для деаэратора АВАКС Q=50-150 м3/ч:

 Исходные данные:

Производительность деаэратора Q=50-150 м3/ч

Температура отсасываемых газов tг= 60 0С

Температура рабочей воды t=300С

Давление рабочей воды на входе в эжектор Р=3,5 кгс/см

Содержание кислорода в деаэрированной воде 0,05 мг/л

Содержание воздуха, растворимого в воде при температуре t=600С составляет 16,07 см3/л или 20,8 г/м3 .

Содержание воздуха во всей воде:

Gв= 0,001*150*20,8=3,12 кг/ч.

Принимаем присос 100% и расчет ведем на Gв= 6,24 кг/ч.

Для содержания кислорода в воде 0,05 мг/л требуется парциальное давление кислорода над деаэрированной водой:

1- корпус; 2- сопловый аппарат; 3- камера смешения

Рисунок 6- Схема эжектора

 ата,

где 27,8- растворимость кислорода в воде при температуре 600С, мг/л (определяется по таблице коэффициентов весовой растворимости кислорода).

Таблица 23 - Значения k — коэффициентов весовой растворимости кислорода, углекислоты и азота в воде , мг/л.

Парциальное давление воздуха при этом должно быть:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6