Задача №15

Определить тепловую мощность, гидравлические сопротивления и степень утилизации теплоты низкопотенциального источника ВЭР – турбинного масла при его охлаждении водой, направляемой затем в систему комбинированного производства теплоты и холода. Охлаждение масла осуществляется в кожухотрубном теплообменнике с перегородками в межтрубном пространстве. При решении задачи используется методика теплового поверочного расчета.

Масло течет в межтрубном пространстве, вода − внутри труб. Внутренний диаметр кожуха D₀ = 0,21 м; наружный диаметр труб d₁ = 0,012 м; внутренний d₂=0,01 м; рабочая длина L = 751 мм; число труб n = 63 штук; теплопроводность материала труб λ, = 60 Вт/(м К); поверхность теплообмена со стороны воды F₂=1,7 м²; число перегородок в межтрубном пространстве

m = 12; расположение трубок − по углам равностороннего треугольника, шаг между трубками S = 0,04 м; толщина перегородки δ = 0,004 м.

Горячий теплоноситель (масло турбинное):

расходG₁, кг/c........................................................................................................................................ 0,80;

температура масла на входе t′₁, °С……………………………………........................ 50;

Холодный теплоноситель (вода):

расход G₂, кг/c................................................................................................................ 5,9;

температура воды на входе t′₂, °С................................................................................ 30.

Решение

1. Для определения теплофизических свойств теплоносителей зададимся их температурами на выходе из теплообменника. Примем, что на выходе масла и воды соответственно они равны:

2.Средняя температура теплоносителей:

3. Теплофизические свойства теплоносителей при средних температурах:

Масло:

Вода:

4. Шаг между поперечными перегородками в межтрубном пространстве:

м.

5. Скорость воды в трубах:

6. Число Рейнольдса воды:

7. Число Нуссельта при турбулентном течении:

8. Коэффициент теплоотдачи со стороны воды:

9. Число трубок в среднем сечении кожуха теплообменника.

10. Принимаем отношение высоты сегмента к диаметру обечайки h/D₀

h/D₀ = 0,29

Тогда для = 0,062/0,21 = 0,29