Материал: Тепломассообменное оборудование предприятий. лабораторный практикум. Портнов В.В., Майоров В.В
Для кальциевых накипей в случае нагрева воды термическое сопротивление отложений внутри теплообменных труб можно вычислять по формуле:
RЗАГ = 0,000072/ W0,8 , (К м2)/ Вт. |
(1.28) |
На основании (1.15), (1.22), (1.24), (1.26) и (1.28) полу-
чаем уравнение для вычисления сопротивления теплопередаче R в функции от скорости движения воды,(К м2)/ Вт:
R = ∆t0,25 − 0,25∆t−0,75Q W−0,8 −
ЕВ' ЕВ'FpA
|
0,09375 |
|
−0,75Q2 |
|
δСТ |
|
|
|
− |
∆t |
W−1,6 + |
+ |
(1.29) |
||||
EB'A2F2 |
|
|||||||
|
|
λ |
СТ |
|
|
|||
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
+ A1 W−0,8 +0,000072W−0,8.
Определение затрат на транспорт теплоносителя через подогреватель
В составе эксплуатационных затрат основную долю составляют затраты на перемещение теплоносителя – в данном случае воды – через гидравлический тракт аппарата.
Из (1.14) следует, что
|
|
ЭТР = ЦЭ τ N, |
(1.30) |
где N = |
VZ∆p |
, Вт; |
|
|
η |
|
|
|
Н |
|
|
ηН = КПД насосной установки;
VZ – объемный расход воды, проходящий через один ход аппарата, м3/с;
20
VZ = |
0,25dВНFpW |
, |
(1.31) |
|
l z |
||||
|
|
|
z – число ходов в подогревателе;
∆p– потери давления при движении воды через труб-
ную систему аппарата, |
|
∆р = 0,5ξПРW2ρВ , Па. |
(1.32) |
Здесь ρВ – плотность воды в теплообменных трубах,
кг/м3;
ξПР – приведенное гидравлическое сопротивление аппарата, равное
|
l |
|
(1.33) |
|
ξПР = ξd +Σζм ; |
||||
|
||||
Σζм – сумма всех коэффициентов местных сопротивле-
ний на пути теплоносителя от входа в аппарата до выхода из него.
Для многоходового подогревателя на базе (1.33) полу-
чили
ξ |
ПР |
= CW−0,25 + 0,875−2,25Z |
) |
(1.34) |
|
( |
|||
и |
|
|
|
|
∆p = 0,5 [CW-0,25 + (0,875 + 2,25Z)] W2ρB, Па. |
(1.35) |
|||
На основании (1.30), (1.31), (1.33) и (1.35), а также под-
ставляя в полученную формулу для N величину поверхности
21
теплообмена из (1.15) и термического сопротивления из (1.29), в итоге получим, Вт:
|
|
|
|
C |
|
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
0,25C |
|
|
−0,75Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
∆t |
|
W |
2,75 |
− |
∆t |
W |
1,95 |
− |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
EB |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EBFpA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,09375C∆t−1,75Q2 |
W1,15 + |
Cδ |
СТ |
W2,75 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
' |
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
EB |
|
'FР A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λСТ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
+ |
|
W |
1,95 |
+0,000072CW |
1,95 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25W3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
(0,875+2,25Z) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
+ |
∆t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EB' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
DQ |
|
|
0,25(0,875+2,25Z)∆ |
|
|
−0,75Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.36) |
|||||||||||||||||||||||||||
N = |
|
t |
W |
2,2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
× |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|||||
∆t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EBFpA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,09375(0,875+2,25Z)∆t−1,75Q2 |
W |
1,4 |
+ |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' 2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EBFp A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
(0,875+2,25Z)δСТ |
W3 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λСТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
0,875 |
+2,25Z |
W |
2,2 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
+0,000072(0,875+2,25Z)W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УРАВНЕНИЕ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ
Теперь, используя формулу (1.14), после ряда преобразований получим в комплексной форме расчетное уравнение целевой функции:
22
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2,75 |
|
|
|
2,2 |
|
|
|
З |
ГОД |
= K |
HK1W |
|
+CK1W |
|
+HK1W |
|
+ |
|
+ |
||||||||
|
|
4 |
+CK2W |
1,95 |
−HK3W |
1,4 |
−CK3W |
1,15 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
+K |
|
+K2W |
−0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.37) |
||||
K1 |
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
5 |
|
|
|
−1,6 |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−K3W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ниже приводится расшифровка комплексов в уравне-
ниях (1.35), (1.36) и (1.37):
H = 0,875+2,25Z, |
(1.38) |
|
С = |
0,3164Zν0,25В l , |
(1.39) |
|
d1,25ВН |
|
где νВ – коэффициент кинематической вязкости воды, движущейся внутри теплообменных труб, м2/с,
|
|
|
|
0,25 |
|
δСТ |
|
|
|
|
|
|
||||
|
K1 = |
|
∆t |
+ |
|
, |
|
|
|
(1.40) |
||||||
|
|
|
E |
λСТ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E = |
1,1595η (5700+56t |
|
−0,09t |
2 |
) |
. |
(1.41) |
|||||||||
i |
|
|
+2δ |
|
|
|
Н |
|
|
Н |
|
|||||
|
[F (d |
ВН |
СТ |
)/l]0,125 |
|
|
|
|
||||||||
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Здесь δСТ – толщина стенки теплообменной трубы, м; λСТ – коэффициент теплопроводности металла тепло-
обменной трубы, Вт/(м К);
|
1 |
|
0,25∆ |
|
−0,25Q |
|
|
K2 = |
+0,000072− |
t |
, |
(1.42) |
|||
А |
AEF |
||||||
|
|
|
|
|
p |
|
|
23
где
A = |
0,021λ |
|
d−0,2 |
Pr0,68 |
(1.43) |
|
В |
ВН |
В . |
||
|
ν0,8 |
|
Pr0,25 |
|
|
|
В |
|
|
СТ |
|
λВ – коэффициент теплопроводности воды, Вт/(м К); PrВ – критерий Прандтля для воды, выбираемый по
средней температуре воды в теплообменных трубках;
PrСТ – критерий Прандтля для воды, выбираемый по средней температуре стенки теплообменной трубки.
|
|
|
0,09375 |
|
|
|
−1,75Q2 |
|
|
|||||||
K |
|
= |
∆t |
. |
(1.44) |
|||||||||||
3 |
|
|
|
E(AF )2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|||
|
|
K4 = |
|
ЦЭτDQ |
, |
|
|
(1.45) |
||||||||
|
|
|
103 ∆ |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
||||||||
где |
|
|
|
0,125dВНρВ , |
|
|
||||||||||
|
|
D = |
|
(1.46) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
lZη |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
||||
|
|
K5 = |
0,656ЦАQ |
. |
|
(1.47) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
∆t |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ПРОГРАММА ОПТИМИЗИРУЮЩЕГО РАСЧЕТА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПАРОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Алгоритм расчета горизонтального пароводяного подогревателя построен следующим образом.
После ввода в память ЭЦВМ исходных данных задается начальное значение поверхности теплообмена подогревате-
ля F0 , что позволяет предварительно определить начальное значение температуры стенки теплообменной трубы tСТ , чис-
24