Тепловой расчет центрального охладителя (ЦО)

, сначала определяется поверхность теплообмена из уравнения теплопередачи

Q_общ =k∙F∙∆t, где

Q_общ – кол-во теплоты, передаваемое от пресной воды к забортной воде (без учета потерь теплоты в окружающую среду)

k – коэффициент теплопередачи, Вт/м²*К

∆t –температурный напор, равный средней разности температур конденсирующегося пара и охлаждающей воды

Из уравнения теплового баланса:

Q_общ = G_прводы∙с_{пр воды}∙(t_{2 пр воды}- t_{1 пр воды})≡

≡G_{забводы}∙с_{заб воды}∙t_{2 заб воды}- t_{1 заб воды})

Определяем расходы:

- пресной воды

G_прводы= =

38880572/4,174∙(58-52)=1552490(кг/ч)=431(кг/сек)

- забортной воды

G_{з воды}= =

38880572/3,93∙(30-20)=989328(кг/ч)=275(кг/сек)

Из уравнения сплошности:

F∙w=G∙v,

где F – площадь живого сечения, м²

w – скорость движения теплоносителя, м/с

G – расход теплоносителя, кг/с

V – удельный объем теплоносителя, м³/кг.

Определяем площадь живого сечения трубок для обеспечения прохода выше рассчитанного расхода забортной воды

F_сеч= _{заб воды}= =0,134 м²

С другой стороны:

F_сеч= n,

Тогда количество трубок в одном ходу забортной воды

n= =4∙0,134/3,14∙0,02²=426,75=427 трубок

Рассчитанное количество трубок округляем в большую сторону.

Тогда действительная скорость забортной воды, движущейся внутри трубок

w= =4∙275/3,14∙0,02²∙427∙1020=2,01 м/с

Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к забортной воде, для этого рассчитываем:

- число Рейнолдса

Re= =2∙0,02/0,916∙10^-6=43668

- число Нуссельта рассчитывается по формуле

Nu=0,021Re^0,8Pr^0,43=0,021∙43668^0,8∙6,44^0,43=241

При расчетах определяющим размером является внутренний диаметр трубок, а определяющей температурой – средняя температура забортной воды.

Рассчитав величину числа Нуссельта, рассчитываем коэффициент теплоотдачи от трубки к забортной воде

241∙0,568/0,02=6844 Вт/м²К

где – коэффициент теплопроводности забортной воды, определяется по (3) табл. 7, стр. 37 в зависимости от средней температуры воды.

Определяем коэффициент теплоотдачи от пресной воды к стенке одиночной трубы (переход к пучку труб увеличивает соответствующий коэффициент теплоотдачи, особенно при шахматном расположении труб, то есть, рассчитанная т.о. теплопередающая поверхность будет иметь некоторый тепловой запас).

Рассчитываем число Рейнолдса:

Re= =1,2∙0,024/0,556∙10^-6=51798

Число Нуссельта рассчитываем в зависимости от числа Рейнолдса:

Nu=0,021∙Re^0,8∙Pr0^,43=0,021∙51798^0,8∙3,54^0,43=214

Коэффициент теплоотдачи от пресной воды к стенке трубы рассчитывается из соотношения

214∙0,648/0,024=5778 Вт/м²К

Определяем коэффициент теплопередачи между охлаждаемой пресной водой и охлаждающей забортной водой, движущейся внутри труб, в зависимости от соотношения

d_нар/d_вн<1,5

Q_общ= t∙k∙F_тр

Коэффициент теплопередачи (как для плоской стенки), Вт/м²К

k= + = + =2409,2Вт/м²К=2,41 кВт/м²∙К

где - толщина стенки трубы, м

– коэффициент теплопроводнности материала трубы.

При этом значение F_тр, рс=ассчитанное по этой формуле, относится к той стороне трубы, с которой коэффициент теплоотдачи меньший. В том случае, когда (сопоставимы), F_тр относится к среднему диаметру трубы, как для плоской стенки.

30

Здесь – разности температур теплообменивающихся сред на концах теплообменного аппарата.