Расчет расхода пара в сосуде

Хотите, чтобы пароконденсатная система работала максимально эффективно, а при ее эксплуатации не было непредвиденных ситуаций? Правильно спроектируйте паропровод. Не зря промышленники уделяют столько внимания этой части системы – именно здесь часто возникают основные проблемы, приводящие к нарушению производственных процессов. Это могут быть гидроудары, образование излишков конденсата, значительные теплопотери и т.д. Важно! Чтобы минимизировать потери тепла и снизить гидравлическое сопротивление паровой магистрали, паропроводы прокладывают по наиболее короткому пути от котельной или парогенератора к потребителю.

Предупредить большинство возможных неприятностей можно, если правильно рассчитать диаметр паропровода. Как это сделать, расскажет Андрей Шахтарин, руководитель .

Зачем нужен расчет паропровода

Правильный выбор диаметра трубопровода пара обеспечивает корректную и эффективную работу пароконденсатной системы в целом. Если подбирать его размеры «на глазок», можно столкнуться со следующими проблемами:

Трубопровод пара с малым диаметром спровоцирует значительные потери давления, гораздо ниже расчетных. Повысится скорость пара, что может привести к шумам в паропроводе. Возможно увеличение количества гидроударов, которые также надо компенсировать, а значит придется дополнительно устанавливать предохранительные клапаны.
Если сделать паропровод слишком большого диаметра, в первую очередь это приведет к повышению общей стоимости трубопровода. Кроме того, это чревато увеличенными потерями тепла в окружающую среду и образованием значительного количества конденсата, а значит потребуется больше конденсатоотводчиков, вентилей, паровых сепараторов и т.д.

Есть два способа расчета диаметра паропровода – метод падения давления и более простой метод скоростей.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ МЕТОДИКИ И НОРМАТИВЫ

При всем разнообразии существующих методов измерения, выбор расходомеров для учета пара ограничен. В данной статье предлагаем рассмотреть два основных способа – с помощью сужающих устройств и вихревых расходомеров.

Первый метод предусматривает установку в трубопроводе сужающего устройства (СУ). Преимущественно в качестве СУ используются диафрагмы, но также возможно применение сопел, труб Вентури и других местных гидравлических сопротивлений.

При прохождении потока через диафрагму характер его течения меняется. Непосредственно перед сужающим устройством давление среды возрастает, а после него – снижается. Чем больше разница давления до диафрагмы и после неё, тем выше расход.

Давление среды, а также его перепад на сужающем устройстве измеряют методами и СИ, соответствующими требованиям ГОСТ 8.586.5. Учет пара данным методом также регламентируется ГОСТ Р 8.586.1 – 2005, в котором, в частности, прописано, что по условиям применения стандартных сужающих устройств, контролируемая среда должна быть однофазной и однородной по физическим свойствам (п. 6.2.2), а её расход должен быть постоянным или медленно изменяющимся во времени. (п. 6.3.1)

Второй метод с помощью вихревых расходомеров основан на эффекте фон Кармана. За телом обтекания по обеим его сторонам в потоке происходит поочередное образование вихрей. Частота вихреобразования пропорциональна скорости потока. Измерив пульсацию давления, возникающего в потоке вихрей за телом обтекания, возможно узнать расход.

При учете пара вихревыми расходомерами, помимо расхода в рабочих условиях, также необходимо дополнительно измерять давление и температуру среды. Измеренные параметры поступают в тепловычислитель, который рассчитывает значение массы пара либо тепловой энергии.

Отметим, что для измерения массы насыщенного пара достаточно только одного внешнего датчика на выбор, поскольку определенное значение давления соответствует значению температуры.

Таблица температуры и давления насыщенных паров здесь

Алгоритмы расчета теплофизических свойств пара прописаны в методике Государственной службы стандартных справочных данных ГСССД МР 147-2008.

Как правило, в составе средств измерения указанные выше алгоритмы являются принадлежностью вычислителя или контроллера. Однако, применительно к вихревым расходомерам торговой марки «ЭМИС», такие алгоритмы являются составной частью программного обеспечения электронного блока вторичного преобразователя самого счетчика – расходомера.

В соответствии с данными алгори-ВИХРЬ 200» самостоятельно осуществляет коррекцию и вычисления, благодаря возможностям электронного блока с функцией вычислителя («ВВ»), предусматривающего подключение внешних датчиков давления и температуры.

Прибор рассчитывает следующие параметры: мгновенный и массовый расход пара, его плотность, энтальпию и накопленную энергию.

Таблица: Параметры алгоритмов расчета

При этом важно отметить, что при поверке функции «ВВ» расходомера в момент его выпуска из производства данная процедура должна осуществляться с применением датчика давления и температуры.

Помимо встроенных аттестованных алгоритмов, в соответствие с ГСССД, в числе преимуществ вихревых расходомеров также следующие возможности:

-удаленная передача данных, в том числе беспроводная; -цифровая фильтрация сигнала; -имитационная поверка без снятия с трубопровода; -бесплатное фирменное сервисное и диагностическое ПО «ЭМИС»-Интегратор».

Вместе с тем необходимо заметить, что при требовании или желании заказчика может поставляться узел учета тепловой энергии «ЭМИС-Эско 2210», в состав которого также будет входить вычислитель, как отдельное средство СИ.

Метод скоростей

Этот способ подходит, если известен объемный (м³/ч) или массовый расход пара (кг/ч). Основная формула для расчета любых трубопроводов:

где:

Q – объемный расход пара, воздуха или воды, м³/ч;

D – диаметр трубопровода, м;

v – допустимая скорость потока, м/с.

На практике расчет всегда ведется по расходу в м³/ч и по диаметру трубопровода в мм. Если известен только массовый расход, то для пересчета кг/ч в м³/ч необходимо учитывать удельный объем по таблице пара.

При этом уделяйте особое внимание подставляемым значениям – объемный расход насыщенного и перегретого пара при пересчете будет разным (при его одинаковом количестве и давлении). Соответственно, и диаметры трубопроводов будут различаться.

После всех преобразований для расчета диаметра трубопровода пара будет справедлива следующая формула:

где:

Q – объемный расход пара, м³/ч;

D – искомый диаметр паропровода, мм;

v – рекомендуемая скорость потока, м/с.

В пароконденсатных системах производители парового оборудования рекомендуют поддерживать скорость потока в пределах 25-40 м/с – при ней достигается наибольший эффект сепарирования (осушения) пара. О том же говорит и СНиП II-35-76*, регламентирующий скорость:

для насыщенного пара – 30 м/с при диаметре трубопровода до 200 мм и 60 м/с при диаметре свыше 200 мм;
для перегретого – 40 м/с и 70 м/с соответственно.

Поэтому при расчете паропровода берем рекомендуемые значения 30 или 40 м/с.

Пример расчета

Предположим, что нужно рассчитать диаметр паропровода для насыщенного пара при 2000 кг/ч, давлении 10 бар и скорости потока 40 м/с.

По таблице удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар составляет v = 0,194 м³/кг. В этом случае Q будет равен 2000х0,194= 388 м³/ч. Подставляем в формулу

Получилось нестандартное значение. При определении диаметра всегда выбирают больший размер, в нашем случае DN 65, чтобы учесть риск возникновения пиковой нагрузки. Также стоит подумать о возможном расширении установки в будущем.

Определение диаметров трубопроводов и конденсатопроводов

24.11.2017 00:00 тема Теплотехнические процессы – теоретические материалы min 1 plus

Диаметр трубопровода рекомендуется вести по объемному расходу в м3/ч. Если известен только массовый расход, то для пересчета в объемный расход необходимо учитывать удельный объем среды.

Формула расчета выглядит следующим образом:

где: D – диаметр трубопровода, мм

Q – расход, м3/ч

v – допустимая скорость потока в м/с

Удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар равен 0,194 м3/кг, это означает, что объемный расход 1000 кг/ч насыщенного пара при 10 бар будет составлять 1000х0,194=194 м3/ч. Удельный объем перегретого пара при 10 бар и температуре 300°С равен 0,2579 м3/кг, а объемный расход при том же количестве пара уже будет составлять 258 м3/ч. Таким образом можно утверждать, что один и тот же трубопровод не подойдет для транспортировки и насыщенного, и перегретого пара.

Приведем несколько примеров расчетов трубопроводов для разных сред:

1. Среда – вода. Сделаем расчет при объемном расходе – 120 м3/ч и скорости потока v=2 м/с. D= =146 мм. То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 150.

2. Среда – насыщенный пар. Сделаем расчет для следующих параметров: объемный расход – 2000 кг/ч, давление – 10 бар при скорости потока – 15 м/с. В соответствии с Таблицей насыщенного пара удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар равен 0,194 м3/ч. D= = 96 мм. То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 100.

3. Среда – перегретый пар. Сделаем расчет для следующих параметров: объемный расход – 2000 кг/ч, давление – 10 бар при скорости потока 15 м/с. Удельный объем перегретого пара при заданном давлении и температуре, например, 250°С, равен 0,2326 м3/ч. D= =105 мм. То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 125.

4. Среда – конденсат. В данном случае расчет диаметра трубопровода (конденсатопровода) имеет особенность, которую необходимо учитывать при расчетах, а именно: необходимо принимать во внимание долю пара от разгрузки. Конденсат, проходя через конденсатоотводчик, и попадая в конденсатопровод, разгружается (то есть конденсируется) в нем. Доля пара от разгрузки определяется по следующей формуле: Доля пара от разгрузки =, где

h1 – энтальпия конденсата перед конденсатоотводчиком; h2 – энтальпия конденсата в конденсатной сети при соответствующем давлении; r – теплота парообразования при соответствующем давлении в конденсатной сети. По упрощенной формуле доля пара от разгрузки определяется, как разность температур до и после конденсатоотводчика х 0,2.

Формула расчета диаметра коденсатопровода будет выглядеть так:

D= , где ДР – доля от разгрузки конденсата Q – количество конденсата, кг/ч v” – удельный объем, м3/кг Проведем расчет конденсатопровода для следующих исходных значений: расход пара – 2000 кг/ч с давлением – 12 бар (энтальпия h’=798 кДж/кг), разгруженного до давления 6 бар (энтальпия h’=670 кДж/кг, удельный объем v”=0.316 м3/кг и теплота конденсирования r=2085 кДж/кг), скорость потока 10 м/с.

Доля пара от разгрузки = = 6,14 % Количество разгруженного пара будет равно: 2000 х 0,0614=123 кг/ч или 123х0,316= 39 м3/ч

D= = 37 мм. То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 40.

ДОПУСТИМАЯ СКОРОСТЬ ПОТОКА

Показатель скорости потока – не менее важный показатель при расчете трубопроводов. При определении скорости потока необходимо учитывать следующие факторы:

– Потери давления. При высокой скорости потока можно выбрать меньший диаметр трубопроводов, однако при этом происходит значительная потеря давления.

– Стоимость трубопроводов. Низкая скорость потока приведет к выбору большего диаметра трубопроводов.

– Шум. Высокая скорость потока сопровождается увеличенным шумовым эффектом.

– Износ. Высокая скорость потока (особенно в случае конденсата) приводит к эрозии трубопроводов.

Как правило, основной причиной возникновения проблем с отведением конденсата является именно заниженный диаметр трубопроводов и неверный подбор конденсатоотводчиков.

После конденсатоотводчика частички конденсата, двигаясь по трубопроводу со скоростью пара от разгрузки, достигают поворота, ударяются о стенку поворотного отвода, и скапливаются в месте поворота. После этого с высокой скоростью выталкиваются вдоль трубопроводов, приводя к их эрозии. Опыт показывает, что 75% протечек в конденсатопроводах происходит в трубных коленах.

Чтобы снизить вероятное возникновение эрозии и ее негативное воздействие, необходимо для систем с поплавковыми конденсатоотводчиками для расчета принимать скорость потока около 10 м/с, а для систем с другими типами конденсатоотводчиков – 6 -8 м/с. При расчетах конденсатопроводов, в которых отсутствует пар от разгрузки, очень важно делать расчеты, как для водопроводов со скоростью потока 1,5 – 2 м/с, а в остальных учитывать долю пара от разгрузки.

В таблице ниже приведены нормы скорости потока для некоторых сред:

Среда	Параметры	Скорость потока м/с
Пар	до 3 бар	10-15
	3 -10 бар	15-20
	10 – 40 бар	20-40
Конденсат	Трубопровод, заполненный конденсатом	2
Конденсат	Конденсато-паровая смесь	6-10
Питательная вода	Линия всасывания	0,5-1
Питательная вода	Трубопровод подачи	2
Вода	Питьевая	0,6
Вода	Охлаждение	2
Воздух	Воздуховод	6-10

Медные изделия

Более дорогой, но и более долговечной и безопасной будет система парового отопления при использовании труб из меди. Изделия имеют ярко-рыжий оттенок. Что может выгодно дополнить интерьер. Со временем цвет меняется, поверхность покрывается патиной.

Если магистраль будет искажать общее оформление комнаты, то трубы можно скрыть под полом. Материал надёжный. При правильном осуществлении монтажных работ аварийные ситуации случаются крайне редко. Какими свойствами обладает медь?

Прослужит трубопровод более 100 лет. Медь устойчива к воздействию влаги, не подвергается коррозии. На стенках не остаётся соляного налёта, накипи.
Материал выдерживает высокие и низкие температуры: диапазон от -200 0С, до +500 0С.
Трубопровод не деформируется при повышенных нагрузках: давление пара более 170 кг/м2, резкие скачки давления, при котором может произойти гидроудар. Особенно это важно при однотрубной системе отопления. Необходимо выбрать правильный диаметр изделия.
Гладкие стенки способствуют беспрепятственному прохождению пара: сила трения минимальна, скорость теплоносителя высокая, обогрев эффективный.

Рекомендуем: Особенности устройства парового отопления в частном доме

Трубы соединяют с помощью пайки или посредством фитингов. При пайке используют твёрдый припой. Для проведения работ необходим определённый навык. При монтаже рекомендуют обратиться к специалистам. Неправильно сформированный шов может привести к аварии в трубопроводе.

Фитинги и переходники выбираю из такого же материала. Стальные или алюминиевые изделия не используют. Вместо медных соединительных элементов можно применять латунные.

Рекомендуют провести пробную пайку металлических изделий, чтобы правильно подобрать припой. Пайку осуществляют с помощью газовой горелки, которая способна разогреть материал до 400 0С. Обязательно проводят опрессовку швов, чтобы выявить недостатки в швах, места выхода воздуха.

Вместо пайки можно использовать цанговое соединение: выбирают переходники компрессионного типа. Они имеют внутреннюю втулку, которая предотвращает деформацию материала в месте соединения. При монтаже на трубу надевается накидная гайка и разрезное кольцо. Трубу насаживают на втулку. Гайка закручивается до упора: используют разводной ключ. Пайки не требуется.

Кроме пайки и цангового соединения труб используют прессовой монтаж. Для этого приобретают специальные пресс-фитинги, изготовленные из меди. Процесс соединения происходит с использованием пресс-клещей. Преимущество данной методики состоит в надёжности шва, но данное соединение невозможно отремонтировать. При поломке придётся вырезать участок трубы вместе с фитингом.

Медные трубы

Метод падения давления

Этот метод основан на расчете потерь давления, вызванный гидравлическими сопротивлениями паропровода. Чтобы перепроверить правильность выбора диаметра трубопровода целесообразно также провести и этот расчет. Основная формула:

P- перепад давления на участке трубопровода;

λ – коэффициент трения (для стальных труб он составляет от 0,02 мм для новых до 0,20 мм для старых изделий);

l – длина участка трубы;

d – диаметр трубы;

p – плотность перекачиваемой среды;

W – скорость потока.

Формула справедлива и в обратном порядке – если известно начальное и задано конечное давление перед потребителем, можно вычислить необходимый диаметр паропровода:

Также при расчете диаметра трубопровода пара необходимо принимать во внимание такие факторы, как:

стоимость монтажа и материалов изготовления, включая теплоизоляцию паропровода;

риск возникновения гидроударов;

уровень вероятной эрозии и и износа труб.

Как правило, основной причиной возникновения многих проблем в работе пароконденсатной системы является неправильно выбранный диаметр трубопровода. Поэтому доверить расчет лучше специалистам. Обращайтесь к инженерам – мы не только определим параметры паропровода, но и подберем его компоненты. Связаться с нами можно любым удобным для вас способом.

Расчёт диаметра трубы

Для магистрали требуется выбрать трубы с определённым диаметром. Показатель зависит от множества параметров: теплоотдача материала, скорость прохождения теплоносителя, мощность отопительного оборудования. Высчитать самостоятельно диаметр трубы сложно. Обращаются к специалистам. Для расчета используют определённые таблицы.

Согласно таблицам, для обогрева 10 м2 необходим 1 кВт мощности котла. При мощности оборудования в 10 кВт, выбирают металлические трубы диаметром стенки 40 мм. При мощности котла в 35 кВт, диаметр труб 76-80 мм. Для конденсата используют провод меньшего диаметра. Пластику при паровом отоплении не рассматривают.

Если выбрать изделие меньшего диаметра, то под давлением пара материал может деформироваться, швы не выдержат сильной нагрузки и разорвутся. При выборе слишком большого диаметра, при малой мощности котла, может происходить неполная конденсация пара. Теплоноситель будет использоваться неэффективно.

Рекомендуем: Как устроена печь с паровым отоплением?

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.

Похожие записи
Особенности парового отопления в бане от печи
Как сделать паровое отопление на даче?
Как работает паровое электрическое отопление?
Особенности устройства парового отопления в частном доме
В чём особенности парового отопления “ленинградка”?
Какие дровяные печи подходят для парового отопления?

Источник

Расчет расхода пара

На предприятиях водяной пар расходуют на технологические и бытовые и силовые цели.

Для технологических целей глухой и острый пар используют как теплоноситель. Острый пар используют, например, для разваривания сырья в варильниках или нагрева и перемешивания жидкостей барботированием, для создания избыточного давления в автоклавах, а также на изменение агрегатного состояния вещества (испарение или выпаривание жидкости, сушка материалов и т.д.). Глухой пар используют в поверхностных теплообменниках с паровым обогревом. Давление пара, используемого на мясообрабатывающих предприятиях, колеблется от 0,15 до 1,2 МПа (1,5÷12 кг/см 2 ).

Для каждой технологической операции с использованием водяного пара определяют его расход по данным теплового баланса каждого теплового процесса. При этом используют данные материальных балансов продуктовых расчетов. Для периодических процессов учитывают время термообработки по каждому циклу.

В каждом конкретном случае тепловая нагрузка аппарата (затраченное тепло) может быть определена из теплового баланса процесса. Например, тепло, затраченное на нагрев продукта от начальной (t

н) до конечной (

к) температуры для аппарата непрерывного действия, определяют по формуле 72:

где Q

– тепло, затраченное на нагрев, Дж/с (Вт), т.е. тепловая нагрузка аппарата;

– массовый расход продукта, кг/с;

– удельная теплоемкость продукта при его средней температуре, Дж/кг·К;

к,

н – начальная и конечная температура, °С;

– коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду (

= 1,03÷1,05).

Теплоемкость продукта выбирают либо по известным справочникам, либо рассчитывают по принципу аддитивности для многокомпонентных систем.

На изменение агрегатного состояния вещества (затвердение, плавление, испарение, конденсация) расходуется тепловая энергия, количество которой определяют по формуле 73:

где Q

– количество тепла, Дж/с (Вт);

– массовый расход продукта, кг/с;

– теплота фазового перехода, Дж/кг.

Значение r

определяют по справочным данным в зависимости от вида продукта и вида фазового перехода вещества. Например, теплота плавления льда принимается равной

= 335,2·10 3 Дж/кг, жира

ж = 134·10 3 Дж/кг. Теплота парообразования зависит от давления в рабочем объеме аппарата:

(

a). При атмосферном давлении

= 2259·10 3 Дж/кг.

Для аппаратов непрерывного действия рассчитывают расход тепла за единицу времени (Дж/с (Вт) – тепловой поток), а для аппаратов периодического действия – за цикл работы (Дж). Чтобы определить расход тепла за смену (сутки), необходимо умножить тепловой поток на время работы аппарата в смену, сутки или на число циклов работы аппарата периодического действия и количество подобных аппаратов.

Расход насыщенного водяного пара как теплоносителя при условии его полной конденсации определяют по уравнению:

(74)

где D

– количество греющего водяного пара, кг (или расход, кг/с);

общ – общий расход тепла или тепловая нагрузка теплового аппарата (кДж, кДж/с), определяют из уравнения теплового баланса аппарата;

– энтальпия сухого насыщенного пара и конденсата, Дж/кг;

– скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Расход острого пара на перемешивание жидких продуктов (барботирование) принимают по норме 0,25 кг/мин на 1 м 2 поперечного сечения аппарата.

Расход пара на хозяйственные и бытовые нужды

по этой статье пар расходуется для нагрева воды для душей, прачечной, мытья полов и оборудования, прошпарки оборудования.

Расход пара на прошпарку оборудования и инвентаря определяют по истечению его из трубы по уравнению расхода:

(75)

где D

ш – расход пара на прошпарку, кг/смену;

– внутренний диаметр шланга (0,02÷0,03 м);

– скорость истечения пара из трубы (25÷30 м/с);

– плотность пара, кг/м 3 (по таблицам Вукаловича

(

));

– время прошпарки, ч (0,3÷0,5 ч).

Весовая скорость воздуха

3. Находим действительную массовую скорость для выбранного одного или нескольких паровоздушных калориферов. v (кг/м²•с) = G / f G – массовый расход воздуха, кг/час; f – площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м².

Пример расчета и подбора калорифера КПСк. Шаг-3

Подобрать подходящий калорифер КПСк для нагрева 6500 м³/час от температуры -28°С до +29°С. Теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением 0.1 МПа. 3. Задача – найти действительную массовую скорость тех теплообменников, что мы подобрали. Принимаем калориферы КПСк 10-го номера, имеющие приближенное значение по фронтальному сечению для прохода воздуха (0.581 м²). v (кг/м²•с) = (8385/3600) / 0.581 = 4.01 кг/м²•с 8385 – массовый расход воздуха, кг/час; 0.581 – площадь фронтального сечения калориферов КПСк, принимаемых в расчет, м². Все три модели имеют одинаковые габаритные размеры, и массовая скорость в фронтальном сечении каждого парового воздухоподогревателя, вне зависимости от рядности, будет иметь одинаковое значение.

Как посчитать расход пара по диаметру трубы

Группа: Участники форума Сообщений: 242 Регистрация: 14.7.2005 Пользователь №: 976

Группа: Участники форума Сообщений: 1611 Регистрация: 16.7.2007 Из: Челябинск Пользователь №: 10028

Ну вобще тепловой поток выражение несколько странное в данном случае. Как правило тепловой поток идет с чего-то. Тепловая нагрузка потребителя не важно чего определяется разностью энтальпий среды на входе и выходе в ТЭУ. А вообще параметры сильно похожи на расчет котла или турбины в курсовом по специальностям типа ПТЭ Q=D(iпе-i») D – расход пара iпе – энтальпия пара при заданных параметрах i» – энтальпия пара (или конденсата) на выходе из рассматриваемого участка (на выходе из поверхности котла, где нибудь за турбиной или теплообменником (что невероятно учитывая параметры).

Сообщение отредактировал К.Д.

– 24.11.2009, 20:57

Группа: Участники форума Сообщений: 32 Регистрация: 17.2.2009 Пользователь №: 29291

Привествую! Хотелось бы узнать каким способом можно расчитать расход пара через трубопровод определенного диаметра Есть ли методика расчета, формулы и т.д. Заранее благодарю за оперативный ответ.

Группа: Участники форума Сообщений: 2217 Регистрация: 1.7.2004 Из: Санкт-Петербург Пользователь №: 26

Если речь одет о том, чтобы посчитать пропускную способность трубы, то:

Расход (кг/ч) = Плотность пара (кг/м3) * Площадь сечения трубы (м2) * Скорость пара (м/с) * 3600.

Плотность – из таблицы свойств насыщенного пара (для перегретого также есть данные).

Максимальная скорость пара принимается, исходя из следующих норм:

для перегретого пара при диаметре труб, мм: до 200-40 м/с; свыше 200-70 м/с; для насыщенного пара при диаметре труб, мм: до 200-30 м/с; свыше 200-60 м/с.

Группа: New Сообщений: 19 Регистрация: 10.6.2010 Из: Владивосток Пользователь №: 60648

Источник

Расчет температурного напора

6. Расчет температурного напора. Ниже представлены формулы для определения среднего логарифмического температурного напора. Если задача по вычислению этого показателя вызовет у вас затруднения, то можно воспользоваться альтернативным методом подсчета с нахождением среднеарифметического температурного напора (представлен ниже). При соблюдении определенных условий это значение будет выведено с небольшой долей погрешности.

Принцип работы парового калорифера построен на теплообмене двух сред. Первичный теплоноситель – сухой насыщенный пар, вторичный – воздух. Поэтому этот теплообменник называют еще и паровоздушным. Нагрев воздуха происходит за счет отдачи тепла, выделяемого при конденсации пара. То есть условно мы можем разделить теплообменные среды на два потока или контура. Первый контур – греющая сторона – теплоноситель пар, второй контур – нагреваемая сторона – теплоноситель воздух. Чем больше разница температур потоков, тем эффективней происходит теплообмен. Средний температурный напор рассчитывается в следующей последовательности: Δt Б – большая разность температур; Δt Б = t S – t НАЧ Δt М – меньшая разность температур; Δt М = t S – t НАЧ t s – температура пара при соответствующем давлении, °С; t нач – температура воздуха на входе в теплообменник, °С; t кон – температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С.

Натуральный логарифм ln – это логарифм по основанию e, где e – иррациональная константа, равная приблизительно 2.71828. Обозначение – ln(x) показатель степени, в которую нужно возвести число 2.71828, чтобы получить x.

Пример расчета и подбора калорифера КПСк. Шаг-6

Читайте также: О хрупкости сосудов глаз

Подобрать подходящий калорифер КПСк для нагрева 6500 м³/час от температуры -28°С до +29°С. Теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением 0.1 МПа. 6. Задача – подсчитать средний логарифмический температурный напор с давлением теплоносителя 0.1 МПа, температурой входящего-выходящего воздуха -28°С – +29°С. Δt Б = 99.6 – (-28) = 127.6 Δt М = 99.6 – 29 = 70.6 99.6 – температура пара при давлении 0.1 МПа, °С; -27 – температура воздуха на входе в теплообменник, °С; 25 – температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С. 127.6 – большая разность температур, °С (расчет: от температуры пара 99.6°С при давлении 0.1 МПа отнимаем температуру входящего воздуха -28°С); 70.6 – меньшая разность температур, °С (расчет: от температуры пара 99.6°С при давлении 0.1 МПа отнимаем температуру выходящего из калорифера воздуха +29°С); ln(x) – показатель степени, в которую нужно возвести число 2.71828, чтобы получить число 1.8074. Значение 1.8074 получается при делении показателя большей разности температур (127.6) на меньшую разность температур (70.6). 0.592 – полученный показатель степени. Если число 2.71828 возвести в степень 0.592 получится 1.8074. Вычисления проводятся с помощью калькулятора с функцией нахождения логарифма. 6.1 Задача – подсчитать средний арифметический температурный напор с давлением теплоносителя 0.1 МПа, температурой входящего-выходящего воздуха -28°С – +29°С.

Определение диаметра трубопровода

Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.

На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.

Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.

Расчёт

В главе далее – Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.

Расчет воздушного сопротивления

10. Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно узнать двумя способами. Первый – подсчитать по формуле, используя коэффициент и значения степеней подобранного калорифера. Второй – путем подбора – по таблице, используя данные при разной массовой скорости воздуха. Посмотреть таблицы с данными аэродинамических сопротивлений паровых калориферов КПСк.

Расчетные значения для подсчета аэродинамического сопротивления
КПСк2 (двухрядный)	B	r	КПСк3 (трехрядный)	B	r	КПСк4 (четырехрядный)	B	r
КПСк2 (двухрядный)	4.23	1.832	КПСк3 (трехрядный)	6.05	1.832	КПСк4 (четырехрядный)	8.63	1.833

ΔPa (Па) = B • Vr V – действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; B, r – значение модуля и степеней из таблицы.

Пример расчета и подбора калорифера КПСк. Шаг-10

Подобрать подходящий калорифер КПСк для нагрева 6500 м³/час от температуры -28°С до +29°С. Теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением 0.1 МПа. 10. Задача – выяснить аэродинамическое сопротивление подобранных калориферов при работе с заданными условиями. ΔPa (Па) = 4.23 • 4.011.832 = 53.8 Па – для калорифера КСк 2-11 ΔPa (Па) = 6.05 • 4.011.832 = 77.02 Па – для калорифера КСк 3-11 ΔPa (Па) = 8.63 • 4.011.833 = 110.03 Па – для калорифера КСк 4-11 4.01 – действительная массовая скорость воздуха в фронтальном сечении, кг/м²•с; 4.23, 1.832 (6.05, 1.832; 8.63, 1.833) – значение модуля и степени из таблицы в зависимости от рядности парового воздухонагревателя.

При установке паровых калориферов последовательно по ходу движения воздуха, полученное значение аэродинамического сопротивления умножаем на количество рядов теплообменников.

Расчет диаметра трубопровода пара

Важно! Чтобы минимизировать потери тепла и снизить гидравлическое сопротивление паровой магистрали, паропроводы прокладывают по наиболее короткому пути от котельной или парогенератора к потребителю.

Зачем нужен расчет паропровода

Трубопровод пара с малым диаметром спровоцирует значительные потери давления, гораздо ниже расчетных. Повысится скорость пара, что может привести к шумам в паропроводе. Возможно увеличение количества гидроударов, которые также надо компенсировать, а значит придется дополнительно устанавливать предохранительные клапаны.

Метод падения давления

P- перепад давления на участке трубопровода;

λ – коэффициент трения (для стальных труб он составляет от 0,02 мм для новых до 0,20 мм для старых изделий);

l – длина участка трубы;

p – плотность перекачиваемой среды;

W – скорость потока.

Также при расчете диаметра трубопровода пара необходимо принимать во внимание такие факторы, как:

стоимость монтажа и материалов изготовления, включая теплоизоляцию паропровода;

риск возникновения гидроударов;

уровень вероятной эрозии и и износа труб.

Источник

Метод скоростей

Q – объемный расход пара, воздуха или воды, м³/ч;

D – диаметр трубопровода, м;

v – допустимая скорость потока, м/с.

После всех преобразований для расчета диаметра трубопровода пара будет справедлива следующая формула:

Q – объемный расход пара, м³/ч;

D – искомый диаметр паропровода, мм;

v – рекомендуемая скорость потока, м/с.

для насыщенного пара – 30 м/с при диаметре трубопровода до 200 мм и 60 м/с при диаметре свыше 200 мм;

для перегретого – 40 м/с и 70 м/с соответственно.

Поэтому при расчете паропровода берем рекомендуемые значения 30 или 40 м/с.

Пример расчета

По таблице удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар с?