Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет параметров теплообмена

Проверил доцент кафедры ПТ

Гридин С.В.

Донецк - 2012г.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Часть 1. Определить допустимое количество воды, сбрасываемой летом ГРЭС в пруд - охладитель, имеющий размеры 750 ´ 750 м.

Скорость ветра W, м/с, температура воды и воздуха tВ.

Расчеты выполняются для случаев, когда окружающий воздух имеет относительную влажность: а) j=j1; б) j=j2.

Часть 2. В процессе эксплуатации парового котла его стальные кипятильные трубы диаметром d1/d2 снаружи покрылись слоем сажи толщиной dС, а внутри - слоем накипи толщиной dН. Температура дымовых газов, омывающих кипятильные трубы поперечно, - tГ, давление пара в котле РН. Определить температуры на границах между слоями стенки и тепловой поток на 1 пог.м на 1 м2 наружной и внутренней поверхности трубы. Представить данные расчета в виде графической зависимости.

Примечание:

· накипь богата силикатами.

· марка стали Ст. У12.

Параметры	Вар.1
Скорость ветра, W, м/с	10
Температура воды и воздуха, tВ, °С	20
Относительная влажность воздуха а) j1, %; б) j2, %	а) 16 б) 66
Наружный диаметр труб d1, м	0,175
Внутренний диаметр труб d2, м	0,160
Толщина накипи, мм	1,5
Толщина сажи, мм	0,8
Температура газов tГ, °С	765
Температура питательной воды tПВ,°С	81
Скорость газов WГ, м/с	6,8
Давление пара РН, МПа.	1,76
Концентрация СО2, %	16
Концентрация Н2О %	17
Концентрация N2 %	65
Объект излучения -	цилиндр

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является решение двух задач:

. Расчет допустимого количества воды, сбрасываемой ГРЭС в пруд - охладитель.

Эта задача относится к типу задач по процессам массообмена при вынужденной конвекции от плоской пластины. Прежде чем подобрать соответствующие безразмерные соотношения для числа Шервуда Sh (т.н. диффузионное число Нуссельта NuD), следует определить, будет ли течение воздуха на поверхности пруда ламинарным или турбулентным. Далее необходимо определить концентрацию водяных паров у поверхности водоёма, а затем массовые скорости испарения воды для каждого случая. Количество воды, сбрасываемое ГРЭС не должно превышать скорости её испарения. Иначе может произойти затопление близлежащих территорий.

. Определение теплового потока на 1 м2 трубы.

В процессе эксплуатации парового котла его стальные кипятильные трубы диаметром d1/d2 снаружи покрылись слоем сажи толщиной dС, а внутри - слоем накипи толщиной dН. Температура дымовых газов, омывающих кипятильные трубы поперечно, - tГ, давление пара в котле рН. Определить температуры на границах между слоями стенки и тепловой поток на 1 пог. м на 1 м2 наружной и внутренней поверхности трубы (допускаемая погрешность вычислений в ходе итерационной процедуры - не более 2%). Для определения этих величин необходимо сначала задать некоторыми значениями температур и теплового потока. Методом последовательных приближений вышеупомянутые значения уточняются, максимально приближаясь к истинным.

Расчёты такого рода необходимы для оптимизации работы котельного оборудования, предотвращения аварий на котельных установках путём своевременного ремонта оборудования и определения излишних теплопотерь.

ЧАСТЬ 1

Определить допустимое количество воды, сбрасываемой летом ГРЭС в пруд - охладитель, имеющий размеры 750 ´ 750 м.

Скорость ветра W = 10 м/с, температура воды и воздуха tВ = 20°С.

Расчеты выполняются для случаев, когда окружающий воздух имеет относительную влажность: а) j1 = 16 % б) j2 = 66 %.

Значение критерия Рейнольдса Re при достижении воздухом конца пруда равно:

значение коэффициента кинематической вязкости воздуха при 31°С:

nt = 0°С=13,3×10-6м2/с;

nt = 100°С=23×10-6м2/с;

м2/с.

Следовательно, течение воздуха полностью турбулентное (Re>2300).

Число Шмидта Sc (диффузионный критерий Прандтля Prd) равно:

= 0 = 0,707= 100 = 0,688

Число Шервуда Sh равно

Коэффициент диффузии равен

= 0 = 6,76 м2/с= 100 = 12,1 м2/с

м2/ч = 2,2×105 м2/с.

Коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности объемных концентраций водяного пара в воздухе и характеризующий линейную скорость испарения воды

м/с.

Определим концентрации паров воды у поверхности озера и в окружающем воздухе. У поверхности воды воздух насыщенный и его относительная влажность равна 100%. Из таблиц для водяного пара [1] давление насыщения при 20°С равно РНАС=2330 Па. Концентрация водяного пара при 100% влажности равна:

кг/м3.

а) При относительной влажности окружающего воздуха 16 % концентрация водяного пара в воздухе равна

кг/м3.

Массовая скорость испарения воды равна:

кг/с.

Количество воды, сбрасываемое ГРЭС в водоём при данной влажности воздуха не должно превышать 66,05 кг/с. Иначе произойдёт затопление близлежащих территорий.

б) При относительной влажности окружающего воздуха 64% концентрация водяного пара в воздухе равна

кг/м3.

Массовая скорость испарения воды равна

кг/с.

Количество воды, сбрасываемое ГРЭС в водоём при данной влажности воздуха не должно превышать 26,73 кг/с. Иначе произойдёт затопление близлежащих территорий.

ЧАСТЬ 2

Исходные данные

Исходные данные:

· Наружный диаметр труб d1 = 0,175 м.

· Внутренний диаметр труб d2 = 0,16 м.

· Толщина накипи 1,5 мм.

· Толщина сажи 0,8 мм.

· Температура дымовых газов tГ = 765°С.

· Температура питательной воды tПВ = 81°С.

· Скорость газов WГ = 6,8 м/с.

· Давление пара РН = 1,76 кПа.

· Концентрация СО2 - 16 %.