|
Основы расчёта |
Прокрутить Предыдущий Верхний Следующий Больше |
Ниже приведены основные зависимости для проверки теплового баланса и понимания результатов.
1. Тепловой баланс
P = G·c·(Tвых − Tвх)
P: мощность нагрева, кВт; G: массовый расход воды, кг/с; c: удельная теплоёмкость, кДж/(кг·К); Tвх и Tвых: температуры воды, °C. Для охлаждаемого потока используют положительную разность Tвх − Tвых.
Для парового подогревателя: P = D·(hп − hк). Здесь D: расход пара, кг/с; hп и hк: энтальпии пара на входе и конденсата на выходе, кДж/кг. Формула выражает баланс без потерь тепла в окружающую среду.
2. Расход и скорость воды
G = P/[c·(Tвых − Tвх)]; V = 3600·G/ρ; w = V/(3600·f)
V: объёмный расход, м³/ч; ρ: плотность воды, кг/м³; w: скорость, м/с; f: проходное сечение, м². Плотность принимают для рассматриваемого потока. Массовый и объёмный расходы имеют разные единицы.
3. Температурный напор
Для противотока: Δ₁ = Tг,вх − Tх,вых; Δ₂ = Tг,вых − Tх,вх.
Δtлм = (Δ₁ − Δ₂)/ln(Δ₁/Δ₂)
Индексы г и х обозначают греющую и нагреваемую воду; ln: натуральный логарифм. Обе конечные разности должны быть положительными. Если Δ₁ = Δ₂, то Δtлм = Δ₁. При конденсации насыщенного пара без переохлаждения температура греющей стороны постоянна.
4. Поверхность теплообмена
P = k·F·Δt; Fрасч = P/(k·Δt)
F: поверхность, м²; k: коэффициент теплопередачи, кВт/(м²·К); Δt: расчётный температурный напор, К. Для противотока используют среднелогарифмический напор; для другой организации потоков учитывают особенности схемы. Если k задан в Вт/(м²·К), мощность в этой формуле должна быть в Вт.
Теплопередача зависит от теплоотдачи обоих потоков, сопротивления стенки и загрязнений. Толщина накипи 0 мм означает отсутствие заданного слоя.
5. Фактическая площадь и запас
Fфакт = n·Fсек; z = (Fфакт/Fрасч − 1)·100%
n: число одинаковых последовательно включённых секций одного потока; Fсек: поверхность одной секции, м²; z: запас поверхности. Для другой компоновки площадь определяют с учётом количества аппаратов и потоков.
Источники
«Руководство по проектированию тепловых пунктов», 1983, приложение 1: тепловой расчёт подогревателей, расходы и скорости воды. Формулы выше записаны в согласованных единицах СИ.
СП 41-101-95, приложения 5 и 7: особенности расчёта двухступенчатых схем и теплообмена. Общие зависимости этой страницы не заменяют расчёт распределения нагрузок и расходов по ступеням.
Условия применения
Расчёт требует положительных температурных напоров и исходных данных, соответствующих выбранной схеме. Для двухступенчатой установки проверяют баланс каждой ступени. Дополнительно оценивают потери давления и располагаемый напор, допустимые скорости, запас поверхности и паспортные характеристики аппарата.
Для схемы 3 используется модель жидкого конденсата без вскипания, переохлаждения в паровом аппарате и потерь тепла в окружающую среду. Схема 4 имеет ограничения принятой методики. Подробные условия и известные ограничения приведены отдельно.
