Поверочный тепловой расчёт

Исходные данные

Выполнить расчёт вентиляторной градирни для охлаждения воды.

Объёмный расход воды

Тепловая нагрузка градирни

Расчётные параметры наружного воздуха принять для города Харькова при обеспеченности 90%.

Градирня располагается на поверхности земли с вытяжным вентилятором.

Ороситель – асбоцементные гофрированные листы (шифер) с горизонтальным расположением гофр.

Подобрать типоразмер градирни и число секций, выполнить поверочный тепловой расчёт.

Приближённый конструктивный расчёт с целью выбора конкретного стандартного аппарата – градирни.

2.1 Рекомендуемая плотность орошения для вентиляторной градирни [4]

Тогда площадь оросителя , где принимаем

2.2 Удельная тепловая нагрузка рекомендуется [4].

Принимаем

2.3 Суммарная площадь оросителя в плане:

по ОСТу [4] имеется градирня с размерами в плане:

Необходимо, чтобы было минимум 2 секции (так как если 1 секция выйдет из строя летом, не будет возможности охлаждать воду для агрегатов).

Выбираем размеры градирни [4].

Высота градирни – 10,56 м. Проект 901-В-28.

На выбранной градирне установлен вентилятор 1ВПГ-25 (Д_в=2,5 м) осевой трёхлопастной.

2.4 Число секций

Принимаем 4 секции.

Затем необходимо выполнить поверочный тепловой расчёт и убедиться, справится ли градирня с заданной тепловой нагрузкой и заданным расходом воды?

Поверочный тепловой расчёт

При расчёте для климатических условий города Харькова за основу берутся 100 самых жарких дней, выявленных многолетними статистическими наблюдениями, и среднесуточная температура.

Пользуемся третьей категорией потребителей воды при обеспеченности расчётных наружных параметров 90% - 10 дней из 100 среднесуточная температура выше расчётной.

Заданы следующие параметры воздуха:

· температура воздуха по сухому термометру θ=24,9 ^оС;

· температура воздуха по мокрому термометру τ=18,6^оС;

· относительная влажность воздуха φ=52%.

3.1 Расчёт и обоснование температуры охлаждённой воды после градирни

По рекомендациям принимаем температуру охлаждения воды:

[4]

Определяем максимально возможную температуру воды на выходе t_ж^’

из уравнения тепловой нагрузки по воде:

где

G_ж- массовый расход воды;

с_ж – удельная теплоёмкость воды [1,5]

где ρ_ж=996 кг/м³- плотность воды при [4].

3.2 Уравнение теплового баланса:

Тепловая нагрузка по воздуху:

3.2.1 Параметры воздуха в точке 1

По I, d – диаграмме влажного воздуха находим параметры воздуха в точке 1 по известным параметрам:

θ₁=24,9^оС Энтальпия воздуха I₁=50 кДж/кг

τ₁=18,6^оС Влагосодержание d₁=10 г/кг с.в.

φ₁=52% Парциальное давление пара P_n1=10 мм. рт. ст.

Энтальпия воздуха в точке 2 равна:

3.2.2 Определение коэффициента k учитывающего потери воды за счёт испарения [4]

при по [5] находим c_ж= 4,19 кДж/кг град ; удельная теплота парообразования r_ж = 2445 кДж/кг град.

3.2.3 Определяем расход сухого воздуха.

Из характеристики вентилятора 1ВПГ-25 при номинальном режиме работы [4]:

V^’_в-ха=120 тыс. м³/час; ΔP= 14 мм в. ст. = 137,4 Па; G^’_в-ха=40 кг/с при ρ=1,2 кг/м³.

Расход влажного воздуха:

, откуда определяем расход сухого воздуха:

3.2.4 Определяем теплосодержание в точке2

кДж/кг с в-ха , где

тепловая нагрузка на 1 секцию Q^’=Q/n –

3.2.5 Параметры воздуха в точке 2

По I, d – диаграмме влажного воздуха находим параметры воздуха в точке 2 по I₂=79,2 кДж/кг и φ₂=100% [4]

θ₂=26^оС

d₂=21,2 г/кг с.в.

P_n2=22 мм. рт. ст.

3.3 Уравнение передачи тепла через объёмный коэффициент массоотдачи имеет вид:

[4]

β_xv- объёмный коэффициент массототдачи [кг/ м³с (кг пара/кг с. в-ха)]

ΔI_ср, [кДж/кг]- средняя разность энтальпий

V_ор , [м³] – объём рабочего пространства оросителя

Молекулы пара из погранслоя воздуха у плёнки воды, который насыщен до φ=100% и имеет температуру воды в заданной точке оросителя, диффундируют в поток воздуха, движущийся в ядре между пластинами.

Обозначим теплосодержание влажного воздуха в погранслое

при t^’_ж=30,85⁰C – I₁^’

t^’’_ж=23⁰C – I₂^’’

По I, d диаграмме I₁^’’= 100 кДж/кг; I₂^’’= 80 кДж/кг

ΔI_ср I₁^’’

I₂^’’ I₂

I₁

h

Определяем объёмный коэффициент массоотдачи для конкретного случая контактного теплообменника [4] асбоцементного оросителя с горизонтальным расположением гофр (шаг S=24,8) :

, где

A= 0,72 1/м ; m= 0,61; [4]

λ, [кг в-ха/кг воды] – относительный расход воздуха;

кг в-ха/кг воды

массовый расход жидкости на 1 секцию

плотность орошения

3.4 Из уравнения передачи тепла определяем объём и высоту оросителя, необходимую для того, чтобы от воды к воздуху передалась требуемая тепловая нагрузка, и произошло охлаждение воды.

Определим, какая высота оросителя необходима для охлаждения воды до t^’’_ж=23⁰C .

Стандартная высота оросителя h_ор=2,44 м.

При движении плёнки воды по оросителю на длине 1,69 м от верхнего края температура воды достигает 23⁰C . При движении воды на оставшихся 2,44-1,69= 0,75 м возможно доохлаждение воды до температуры ниже 23⁰C.

Вывод:

Градирня удовлетворяет условиям и справится с требуемой тепловой нагрузкой.

4.Расчёт системы распределения воды

Объёмный расход жидкости на 1 секцию:

Для центробежной тангенциальной форсунки по таблице [3,4] определяем объёмный расход жидкости через форсунку V_ф.

V_ф=1,46 м³/час [1,4]

Определяем число форсунок на 1 секцию:

Принимаем n_ф=81 шт., т.е. 9 распределительных труб и на каждой из них по 9 форсунок.

Уточняем объёмный расход жидкости через форсунку:

Уточняем избыточное давление воды перед форсунками ΔP (для контроля по манометру).

ΔP=

Литература

1. ред. Левченко Б. А. «Тепло -и массообменные аппараты и установки»- ч.1. ХГПУ, 1999г.

2. Берман С.С. «Теплообменные аппараты и конденсационные устройства турбоустановок» -Москва. Минск, 1969 г.

3. Пономаренко В. С., Арефьев Ю. И. «Градирни промышленных и энергетических предприятий»-Москва.Энергоатомиздат.,376 с.

4. Гладков Л. Г. «Испарительное охлаждение циркуляционной воды» - Госиздат., 1959г., 320с.

5. Краснощёков Е. А. «Задачник по теплопередаче» - М., 1969г.

6. Рабинович А. М. «Сборник задач по термодинамике»

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: