Dimensionarea unui preîncălzitor de apă

I. Datele iniţiale şi cerinţele:

Să se calculeze un preîncălzitore apă, care se încălzeşte de la abur supraîncălzit cu temperatura de 200 0C şi presiunea de 60 kPa, care se condensează. Preîncălzitorul încălzeşte un debit de ală egal cu 40 t/h.

Apa circulă în preîncălzitor prin serpentine confecţionate din alamă cu conductibilitatea termică de λ = 104,5 W/(m∙K), cu diametrul d = 20×16 mm. Preîncălzitorul este amplasat în poziţie orizontal, pierderile în mediu ambiant constituind 2 %.

Se dă:

=30 ˚C;

=90 ˚C;

;

;

G2=40 t/h;

Se cere:

G1 - ?;

Q- ? ;

F - ?;

u - ?;

l- ?;

n- ?;

2. Determinarea debitului aburului, sarcinii termice, diferenţei de temperatură medie:

Alcătuim bilanţul termic al schimbătorului de căldură pentru a afla suprafaţa schimbătorului de căldură, sarcina termică şi debitul masic a soluţiei de zahăr:

Unde: ηr=0,98 – pierderi în mediul ambiant;

cp2=4,179 - capacitatea specifică a apei la presiune constantă şi temperatura :

t2med= = =60 ˚C;

= 2850,2 - entalpia aburului supraîncălzit la t = 200 0C şi P = 6 bar

= 670,1 - entalpia condensatului.

Extrase din manualul (3)

Calculăm sarcina termice:

Calculăm debitul masic al aburului supraîncălzit:

Diferenţa de temperatură medie dintre agenţii termici:

unde: tmax şi tmin sunt reprezentate în figura 1.

;

.

ts – temperatuta de saturaţiacare este de 584,84 0 C

Fig 1. Variaţia temperaturii cu mărirea suprafeţei

3. Calculul coeficientului global de schimb de căldură

3.1. Determinarea coeficientului de schimb de căldură α2 de la ţeavă spre soluţie:

Aflăm coeficientul α2 din ecuaţia criterială.

(1)

Penrru aceasta trebuie sa cunoaştem viteza de curgere a apei încălzite care se determina cu ajutorul relaţiei;

Calculăm valuarea criteriului Reynolds pentru a afla regimul de curger, pentru a calcula criteriul lui Reynolds extragem parametrii termofizici ai soluţiei la temperatura 60 ˚C

; - viscozitatea cinematică a apei;

λf=0,659 - coeficient de transfer de căldură prin conducţie a fluidului;

Prf =2,98 – criteriul lui Prandtl al fluidului;

Prp =1,6 – criteriul lui Prandtl al peretelui.