Расчет подогревателя воды выхлопными газами ГТД

РАСЧЕТ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ВОДЫ ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ ГТД

Исходные данные:

Gг =5,267 – расход газа в кг/с;

Т г′ =624 K (351оC) – температура газа на входе в теплообменник;

p I =113000 Па – давление на срезе сопла на входе в теплообменник;

Г

wc =116,3 – скорость газа на срезе сопла м/с ;

Fc = 0,062 м2 (Ǿ = 0,28 м) – площадь сопла на срезе;

p II =101325 Па – давление за теплообменником;

Г

Т II =328 К (55оC)–температура газа за теплообменником;

Г

pводы = 4·105 Па– давление воды (температура кипения Тк =143оС);

Т I        = 5оС – температура воды на входе в теплообменник;

воды

Т II        = 110оС– температура воды на выходе из теплообменника;

воды

wводы =0,13 м/с– скорость воды в трубках;

Dн =0,015 м – наружный диаметр трубок;

δм =0,0002 м – толщина металла стенки трубок;

δр =0,00025 м        – толщина стального листа оребрения трубок;

Δ =0,001 м – зазор между ребрами;

Sр = Δ + δр =0,001+0,00025=0,00125 м – шаг оребрения;

λметалла = 16 Вт/(м⋅К) – коэффициент теплопроводности металла .

СХЕМА ТЕПЛООБМЕННИКА

Расположение трубок шахматное.

nв − число ходов воды, принято nв =2, nГ − число ходов газа, принято nГ = 1.

[pic 1]

Рисунок 5 - Схема ходов теплоносителей

Расчет геометрии пучка трубок

Задаемся:        диагональным        шагом        трубок        S = 2Dн        и        параметром

S1 − Dн = 0,7 .

S − Dн

Шаг трубок поперечный:

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

S1 = Dн (1 + 0,7) = 1,7Dн = 1,7·0,015=0,0255 м.

Шаг трубок продольный

S2  =        S 2 − (0,5 ⋅ S 2 ) =        0,032 − (0,5 ⋅ 0,0225)2        = 0,027156м.

1

Высота ребра по ходу газа

h = S2 − Dн = 0,027156 − 0,015 =0,006078 м.

2        2        2

Высота ребра поперечная

h = S1 − Dн = 0,0225 − 0,015 = 0,00525 м.

1        2        2

Примем среднюю высоту ребра как

h   = h1  + h2    =0,00566395 м.

р        2

Осредненный диаметр выдавок в оребрении для обеспечения зазора Δ

между пластинами

dвыд  ≈ 0,001  м .

Коэффициент        загромождения        фронта        теплообменника        трубками        и оребрением (штыри – выдавки вне узких сечений)

К        = Fпросвета = Δ ⋅ (S1 − Dн ) = 0,001⋅ (0,0255 − 0,015) = 0,329412.

З        F        (Δ + δ ) ⋅ S        (0,001 + 0,00025) ⋅ 0,0255

фронта        р        1

[pic 3]

Рисунок 6 - Геометрия пучка труб и оребрения

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата