Решение задач на тему: Термодинамический расчет. Определение теплофизических свойств теплоносителей

Введение

При проектировании теплообменного аппарата, целью расчёта которого является определение поверхности теплообмена, должны быть известны расход горячего и холодного теплоносителей, их температуры на входе и на выходе и теплоёмкости. Принято обозначать параметры горячего теплоносителя индексом-1 и холодного теплоносителя индексом-2.

Исходные данные:

1. Температура выхлопных газов tг=440°С.

2. Расход выхлопных газов m1=90кг/с.

3. Параметры воды на входе в экономайзер:

-температура воды на входе в экономайзер t2'=105°С;

-давление воды на входе в экономайзер р1=2 бар.

4. Параметры выхлопных газов после пароперегревателя:

-температура выхлопных газов после пароперегревателя

tп= tг-50°С

5. Температура выхлопных газов на входе в экономайзер

t1'= t2''+∆ tг, где ∆ tг=15…20°С.

Требования по сопротивлению:

Газодинамическое сопротивление не должно превышать ∆ р1≤2кПа (2% от номинала).

Гидродинамические показатели не ограничены, но скорость воды в трубах не должна превышать 2-3 м/с.

Выхлопные газы газотурбинной установки содержат 75 % воздуха, поэтому их свойства можно считать по свойствам воздуха.

Газовая постоянная R=292.

t2''=208°С при р2=18 бар (из таблицы для воды и сухого насыщенного пара).

t1'= t2''+ (15…20°С) =208+20=228°С

tп= tг-50°С=500-50=450°С

Рисунок 1- Принципиальная схема ПТУ

Рисунок 2- Схема процесса в Т,s-координатах

Термодинамическая модель

Если теплота горячего теплоносителя полностью воспринимается холодным теплоносителем, то уравнение теплового баланса

где - тепловой поток.

Средняя теплоёмкость в интервале температур от 0 до t определяется следующим эмпирическим уравнением:

Уравнение теплопередачи:

где - коэффициент теплопередачи;

- площадь поверхности стенки;

- средний температурный напор.

Средний температурный напор:

где ,

Тепловой поток от выхлопных газов:

где hГ - энтальпия выхлопных газов.

Расчетная часть

Определяем тепловой поток:

Найдем расход воды с энергобаланса:

где энтальпия hп=3360 определяется по h,S - диаграмме для водяного пара при р2=18 бар и tп =450°С, =869,5 - по таблицам для воды при р2=18 бар.

10,78 кг/с.

Тепловой поток в экономайзере:

МВт.

Определяем температуру выхлопных газов на выходе из экономайзера:

174,11°С.

Средний температурный напор

44,63°С

Таблица 1.1. Результаты расчета.

наименование

обозначение

размерность

значение

тепловая мощность экономайзера

Qэ

МВт

характерная температура после пароперегревателя

°С

характерная температура газа на выходе из экономайзера

°С

характерная температура воды на входе в экономайзер

°С

характерная температура воды на выходе из экономайзера

°С

характерное давление на входе

р1

бар

характерное давление на выходе

р2

бар

большая разность температур

°С

меньшая разность температур

°С

средняя разность температур

°С

массовый расход воздуха

кг/с

Оглавление

- Определение теплофизических свойств теплоносителей

- Предварительная компоновка теплообменной системы

- Гидродинамический расчёт

- Расчёт теплопередачи после оребрения Список литературы