Курсовая работа (т): Проект водонагревательной установки непрерывного действия

Принимаем  и  (для центробежного насоса средней производительности), найдем мощность на валу двигателя

.

По табл. 1 приложения 1.1 из [4] устанавливаем, что заданную подачу и напор будет обеспечивать центробежный насос марки Х45/54, для которого при оптимальных условиях работы Q=1,25·10-2 м3/с, , . Насос обеспечен электродвигателем ВАО-31-2 номинальной мощностью , . Частота вращения вала n=48,3 с-1.

Запас напора на кавитацию

Устанавливая насос в технологической схеме над емкостью, следует учитывать, что высота всасывания не должна превышать следующее значение

где рt=0,7·106 Па - давление насыщенного пара перекачиваемого конденсата при температуре t2н=164,95 оС;  м/с - скорость жидкости во всасывающем патрубке насоса;  - потеря напора во всасывающей линии;  - запас напора на кавитацию.

Таким образом, расположение насоса возможно на уровне конденсата в емкости.

Выбор конденсатоотводчика

Конденсатоотводчики предназначаются для автоматического отвода конденсата из теплообменных аппаратов. Они должны обеспечивать полную конденсацию пара в теплообменнике, а в некоторых случаях и частичное переохлаждение конденсата.

В данном случае выбираем поплавковый конденсатоотводчик со сферическим поплавком FLT 16. 1 1/2" - 2"; DN 40-50 с производительностью Q = 0,085 м3/с и давлением пара 0,7 МПа. Это конденсатоотводчик второй группы [6]. В схеме (рис. 4) конденсатоотводчик ставится после теплообменника.

8. Расчет тепловой изоляции теплообменника

Расчет тепловой изоляции кожухотрубчатого теплообменника необходим для определения толщины изоляционного слоя, обеспечивающего предотвращение потерь теплоты в окружающую среду.

Диаметр кожуха составляет D = 1000 мм, температура греющей среды в теплообменнике tн=164,95 оС. Принимаем толщину стенки аппарата 40 мм; теплопроводность материала стенки (нержавеющая сталь) составляет λст=17,5 Вт/(м·К).

В качестве материала для изоляции принимаются маты и вата из супертонкого стеклянного волокна без связующего (ТУ 21 РСФСР 224-87). Плотность конструкции ρ=60-80 кг/м3, теплопроводность λ=0,033+0,00014tm. Применяется при температуре от -180 до +400оС, негорючая по [5].

Нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции составит qe=168,3 Вт/м; теплопроводность материала составит λk=0,033+0,00014tm=0,033+0,00014·102,475= =0,04735 Вт/(м·К); К1=1,09 - коэффициент учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства по [5]; коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции αе=12 Вт/(м2·оС).

Толщина теплоизоляционного слоя для цилиндрических объектов с положительными температурами диаметром менее 2м определяется по формуле из [5]

δ=d/2(В-1),

где В=di/d - отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого объекта; λk - теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт/(м·оС), определяемая по [5]; αе - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, Вт/(м2·оС), принимаемый по [5]; rtot - сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2м, (м·оС)/Вт; rm - термическое сопротивление стенки трубопровода, (м·оС)/Вт; d - наружный диаметр изолируемого объекта, м.

Сопротивление теплопередачи

где qe=168,3 Вт/м - нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции, принимаемая по [5]; tw=164,95 oC - температура вещества, tе=20 оС - температура окружающей среды, принимаем согласно [5]; К1=1,09 - коэффициент, принимаемый по [5].

Термическое сопротивление

где dint =0,92 м - внутренний диаметр изолируемого объекта; d=1000 мм=1 м - наружный диаметр изолируемого объекта; λст=17,5 Вт/(м·оС) - теплопроводность материала стенки.

=1,256.

Толщина теплоизоляционного слоя

δ=d/2(В-1) = 1000/2(1,256-1) = 128 мм.

Тогда диаметр изоляции составит di= Bd = 1,256·1000 =1256 мм, толщина изоляции δ = 128 мм.

Критический диаметр

=2·0,04735 /12=0,0079 м,

условие выполняется dкр<dтр.н - изоляция пригодна.

Тепловые потери с поверхности составляют

где  - площадь наружной поверхности изоляционного слоя теплообменника, м2; tвн=164,95 оС - температура на внутренней поверхности изоляции; tн=40 оС - температура наружной поверхности изоляции.

Тепловые потери от величины теплового потока составляют

пот/Q1=(148,6/19517500)·100%=0,0008%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте был произведен тепловой конструктивный расчет теплообменников для нагрева воды за счет теплоты конденсации водяного пара. Была выбрана противоточная схема движения теплоносителей.

В результате был выбран стандартный кожухотрубчатый теплообменник 1000ТВК-7-М1-О/20-4-2 гр. А с конструктивными характеристиками (рис. 2):

диаметр кожуха Dв=1000 мм;

число ходов z=2;

общее число труб n=1138;

высота труб H=4 м;

площадь поверхности теплообмена F=286 м2.

Запас площади поверхности теплообмена составил 22%.

Так же был выбран стандартный пластинчатый теплообменник ТППР 0,6Е-200-1-2-10 с конструктивными характеристиками (рис.3):

площадь поверхности теплообмена F=200 м2;

количество пластин N=340 шт.;

площадь пластины f=0,6 м2;

эквивалентный диаметр канала dэ=8,3 мм;

приведенная длина канала L=1,01 м;

поперечное сечение канала S=0,00245 м2.

Запас площади поверхности теплообмена составил 6,5%.

Выполнен гидравлический расчет теплообменника с учетом местных сопротивлений, а также потерь давления в трубопроводах, длина которых принята самостоятельно.

Выбраны насосы для теплоносителей с учетом их расхода и напора. Для нагреваемого теплоносители выбран насос Х280/72, для конденсата Х45/54. Также выбраны для питания насосов электродвигатели АО-102-4 и ВАО-31-2 соответственно. Составлена схема водонагревательной установки (рис. 4).

Выбран поплавковый конденсатоотводчик со сферическим поплавком FLT 16. 1 1/2" - 2"; DN 40-50 с производительностью Q = 0,085 м3/с и давлением пара 0,7 МПа.

Выполнен расчет тепловой изоляции для теплообменных аппаратов. В качестве материала для изоляции принимаются маты и вата из супертонкого стеклянного волокна без связующего (ТУ 21 РСФСР 224-87). Плотность конструкции ρ=60-80 кг/м3, теплопроводность λ=0,033+0,00014tm. Применяется при температуре от -180 до +400оС, негорючая. Толщина изоляции составила 128 мм. Потери в окружающую среду составляют Qпот=0,0008%.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авчухов В.В., Паюсте Б.Я. Задачник по процессам теплообмена: учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат,1986. - 144с.

. Картавская В.М. Теплообменное оборудование предприятий: лабораторный практикум. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ,2008. - 68 с.

. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: справочник. - М.: Издательский дом МЭИ. 2006. - 168 с.

. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию/ под ред. Ю. И. Дытнерского. М.: Альянс, 2008. - 493 с.

. СНиП 41-03-2003. СНиП 2.04.14-88* Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. - М.:Госстрой России, 2003, М: ГУП ЦПП, 2004. - 28 с.

. Трубопроводная арматура, контрольно-измерительные приборы. Конденсотоотводчики. Промышленный каталог [Электронный ресурс]. - Донецк: ЗАО «Wise», 2010. - Режим доступа: http://www.wise.dn.ua/adca/voz_condensat.html (21 апреля 2013).