Расчет поверхности теплообмена в 1-й зоне
1.17 Определяем площадь межтрубного пространства для прохода пара: , м2 fм.п= =0,085 м2.
1.18 Определяем скорость пара в межтрубном пространстве: , где ρп - плотность пара, ; ωп= =25,13 . 1.19 Определяем смоченный периметр: U=π × (Dвн+n×dн), U=3,14 × (0,4+61×0,029)=6,81 м; 1.20 Вычисляем эквивалентный диаметр: , м где - смоченный периметр, . =0,05 м. 1.21 Определяем режим течения пара в межтрубном пространстве , где Reп - критерий Рейнольдса для пара; uп - коэффициент кинематической вязкости пара, , Reп= =188200; Т.к Re=188200> 104 , то режим течения турбулентный 1.22 Определяем критерий Нуссельта для пара: Nuп=0,023 × Reп 0,8× Ргп 0.4, где Ргп - критерий Прандтля для пара. Nuп=0,023× 1882000,8× 1,1260,4=399,98; 1.23 Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе: , где λп - коэффициент теплопроводности пара, ;
αп= =224,381 ;. 1.9 Вычисляем коэффициент теплопередачи в 1- и зоне , , где δст-толщина трубки, м; (δст=0,001 м), δн = 0,2-толщина накипи, мм; λст-коэффициент теплопроводности материала трубки, ; (λст=38 ), λн=3,49 коэффициент теплопроводности накипи, . k= . 1.10 Определяем температурный напор в 1-й зоне , 0С , где t``` - температура воды на границе между зонами, °С,(t```=88,37 oC), , 0C , t```= =88,37 oC ; Δt1= =78.32 oC.
1.11 Поверхность теплообмена первой зоны составит , м2, F1= =0,431144 м2. 1.12 Рассчитаем поверхность теплообмена во 2-й зоне. Будем считать, что в этой зоне коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубки к жидкости равен коэффициенту теплоотдачи в 1-ой зоне. Это допустимо, так как свойства воды во 2-й зоне мало отличаются от свойств воды в 1-й зоне. Определим коэффициент теплопередачи для 2-й зоны k2 графоаналитическим методом. Для этого предварительно находим для различных участков перехода теплоты зависимость между удельным тепловым потоком q и перепадом температур Δt. 1.12.1 Передача теплоты от пара к стенке. 1.12.2 Определяем удельный тепловой поток , , где В' - безразмерный коэффициент; (В`=16557,04), hтр - предполагаемая высота трубок, м, (hтр=4 м), Вычисляем безразмерный коэффициент , В`=1,34 [5700+56 160-0,09 1602]=16557,04; q1= =308.215 . Задавшись рядом значений Δt1, вычислим соответствующие им величины Δt10,75 и q1. Строим кривую (рис. 3). Таблица 1
1.13 Передача теплоты через стенку. 1.13.1 Определяем плотность теплового потока , , Задавшись двумя значениями Δt2, вычисляем соответствующие им величины q2. Строим кривую (рис. 3).
Таблица 2
1.14 Передача теплоты через накипь. 1.14.1 Вычисляем удельный тепловой поток , , Задавшись двумя значениями Δt3, определим соответствующие им величины q3. Строим кривую (рис. 3). Таблица 3
1.15 Передача теплоты от накипи к воде. 1.15.1 Вычисляем удельный тепловой поток , , Задавшись двумя значениями Δt4, определим соответствующие им величины q4. Строим кривую (рис. 3). Таблица 4
1.16 Рассчитаем средний температурный напор во 2-й зоне ,°С. Δt2= =71.015427 oС; q2= =2698.586 . Складываем ординаты четырех зависимостей, строим кривую температурных перепадов. На оси ординат из точки, соответствующей Δt2, проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой . Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим значение удельного теплового потока qгр, . Σt=51+5.96+12.98+0.0005463=70.89 oC; qГР=226.536 . 1.17 Определяем коэффициент теплопередачи во 2-й зоне , . K= =3189.958 . 1.18 Поверхность теплообмена во 2-й зоне составит , м2 . F2= =73.7 м2. 1.19 Определяем суммарную поверхность теплообмена F=F1+F2 , м2. F=73.7+0,431144 =74.169 м2. 1.20 Вычисляем длину трубок , м, где dср - средний диаметр трубок, м; (dср =0,028 м) , м dср= =0,028 м; L= =9 м. Не рекомендуется устанавливать трубки длиной более 5 м. Следовательно, необходимо уменьшить длину трубок. Для этого выбираем многоходовой подогреватель. Тогда общее число трубок составит , шт. , где m - число ходов теплообменника, (m=2); n2=65 2=130шт. При nс=187 шт., определяем D`=0,5684 м. Проведем повторный расчет уже для многоходового теплообменника по формулам. Внутренний диаметр корпуса составит Dвн = D' + dн + 2К, м. DBH=0,5684+0,029+0,02=0,6174 м. 1.21 Рассчитаем поверхность теплообмена в 1-й зоне.
1.21.1 Определяем площадь межтрубного пространства для прохода пара: , м2 fм.п= =0,176 м2. Определяем скорость пара в межтрубном пространстве , где ρп - плотность пара, ; (rп=3,9 ), Dп - массовый расход пара, ; (Dп=8,14 ), ωп= =11.87 . 1.21.2 Определяем коэффициент теплоотдачи от пара к трубе , где Nuп - критерий Нуссельта для пара; λп - коэффициент теплопроводности пара, ; (lп=0,0316 ), dЭ - эквивалентный диаметр, м, (dэ=0,037 м), 1.21.3 Вычисляем эквивалентный диаметр , м где U - смоченный периметр, м, (U=18.97 м), 1.21.4 Определяем смоченный периметр , М U=3,14[0,699+241 0,029]=18.97 м; dэ= =0,037 1.21.5 Определяем режим течения пара в межтрубном пространстве , где Reп - критерий Рейнольдса для пара; νп - коэффициент кинематической вязкости пара, , (uп=3,7 10-6 ), Reп= =118892.496 Если Re> 104 - режим течения турбулентный. Тогда критерий Нуссельта для пара составит
где Ргп - критерий Прандтля для пара, (Prп=1,2). Полученные результаты подставляем в формулу. Nuп=0,023 86405,40,8 1,20,4=284.134; αп= =24220.997 .
1.22 Вычисляем коэффициент теплопередачи в 1- и зоне , , где δст-толщина трубки, м; (δст=0,001 м), δн = 0,2-толщина накипи, мм; λст-коэффициент теплопроводности материала трубки, ; (λст=38 ), λн=3,49 коэффициент теплопроводности накипи, . k= =8005.83 1.23. Определяем температурный напор в 1-й зоне , 0С , где t``` - температура воды на границе между зонами, °С,(t```=88,37 oC), , 0C , t```= =88,37 oC ; Δt1= =78.32 oC.
1.24 Поверхность теплообмена первой зоны составит , м2, F1= =0,4846 м2. 1.25 Рассчитаем поверхность теплообмена во 2-й зоне. Будем считать, что в этой зоне коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубки к жидкости равен коэффициенту теплоотдачи в 1-ой зоне. Это допустимо, так как свойства воды во 2-й зоне мало отличаются от свойств воды в 1-й зоне. Определим коэффициент теплопередачи для 2-й зоны k2 графоаналитическим методом. Для этого предварительно находим для различных участков перехода теплоты зависимость между удельным тепловым потоком q и перепадом температур Δt. 1.25.1 Передача теплоты от пара к стенке. 1.25.2 Определяем удельный тепловой поток , , где В' - безразмерный коэффициент; (В`=16557,04), hтр - предполагаемая высота трубок, м, (hтр=4м). Вычисляем безразмерный коэффициент , В`=1,34 [5700+56 160-0,09 1602]=16557,04; q1= =308.215 . Задавшись рядом значений Δt1, вычислим соответствующие им величины Δt10,75 и q1. Строим кривую (рис. 3). Таблица 5
1.26 Передача теплоты через стенку. 1.26.1 Определяем плотность теплового потока , , Задавшись двумя значениями Δt2, вычисляем соответствующие им величины q2. Строим кривую (рис. 3). Таблица 6
1.27 Передача теплоты через накипь. 1.27.1 Вычисляем удельный тепловой поток , , Задавшись двумя значениями Δt3, определим соответствующие им величины q3. Строим кривую (рис. 3).
Таблица 7
1.28 Передача теплоты от накипи к воде. 1.28.1 Вычисляем удельный тепловой поток , , Задавшись двумя значениями Δt4, определим соответствующие им величины q4. Строим кривую (рис. 3). Таблица 8
1.29 Рассчитаем средний температурный напор во 2-й зоне ,°С. Δt2= =71.015 oС; q2= =2698.6 . Складываем ординаты четырех зависимостей, строим кривую температурных перепадов. На оси ординат из точки, соответствующей Δt2, проводим прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с кривой . Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим значение удельного теплового потока qгр, . Σt=51.9+5.96+12.98+0.0005=70.89 oC; qГР=226.54 . 1.30 Определяем коэффициент теплопередачи во 2-й зоне , . K= =3189.958 . 1.31 Поверхность теплообмена во 2-й зоне составит , м2 . F2= =73.738 м2. 1.32 Определяем суммарную поверхность теплообмена F=F1+F2 , м2. F=73.738+0,4846=74.22 м2. 1.33 Вычисляем длину трубок , м, где dср - средний диаметр трубок, м; (dср =0,028 м) , м dср= =0,028 м; L= =4.5 м. Задание 1.
У электрического двигателя постоянного тока параллельного возбуждения, имеющего следующие номинальные технические данные: тип двигателя – П52; мощность 4,5 кВт; напряжение 220 В; частота вращения 1000 об/мин; ток 25,5 А; КПД 81,0 %; сопротивление обмотки якоря 0,517 Ом; сопротивление обмотки возбуждения 137 Ом. Определить: § мощность, потребляемую двигателем при номинальной нагрузке ; § потери мощности в номинальном режиме; § токи в обмотках якоря и возбуждения; § номинальный вращающийся момент ; § пусковой ток и пусковой момент двигателя при прямом пуске; § сопротивление пускового реостата при условии ; § частоту вращения двигателя при работе с номинальной нагрузкой на валу и включении в цепь якоря регулировочного сопротивления равного . Ø Построить естественную и реостатную характеристики двигателя. Ø Описать устройство и принцип действия двигателя постоянного тока.
Рисунок 1. Электрическая схема двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
Решение.
1. Номинальный вращающий момент определяется из соотношения 9550 ∙ 4,5 / 1000 = 42,975 Н∙м 2. Номинальную потребляемую из сети мощность двигателя определяем по формуле: 220 ∙ 25,5 = 5610 Вт = 5,61 кВт 3. Ток в обмотке возбуждения согласно закону Ома составит: 220 / 137 = 1,6 А 4. Тогда в соответствии с первым законом Кирхгоффа ток в обмотке якоря в номинальном режиме составит: 25,5 – 1,6 = 23,9 А 5. Номинальные потери мощности в электродвигателе 5,61 – 4,5 = 1,11 кВт 5.1. Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения в номинальном режиме: 0,517 ∙ 23,9 2 + 137 ∙ 1,6 2 = = 295,32 + 350,72 = 646,04 Вт = 0,646 кВт 5.2. Добавочные потери принимаем в размере 1% от номинальной мощности, т.е. 0,01 ∙ 4,5 = 0,045 кВт 5.3. Механические и магнитные потери составят: 1,11 – (0,646 + 0,045) = 0,419 кВт 6. Рассмотрим прямой пуск двигателя. 6.1. Пусковой ток двигателя определяется из соотношения: 220 / 0,517 = 425,532 А 6.2. Определяем пусковой момент. Момент двигателя пропорционален току якоря двигателя: где − произведение конструкционной постоянной двигателя и магнитного потока. Электромагнитный момент для режимов номинальной нагрузки и в момент пуска соответственно составят: и Полагая магнитный поток в двигателе постоянным ( ), составим отношение моментов откуда 42,975 ∙ 425,532 / 23,9 = 765,156 Н∙м 7. Сопротивление пускового реостата при условии , определяется из соотношений Откуда 220 /(2 ∙ 23,9) – 0,517 = 4,086 Ом 8. Построение механической характеристики электродвигателя 8.1. Так как механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения есть прямая, то достаточно знать координаты двух точек: холостого хода ( ; 0) и номинального режима ( ; ) В режиме холостого хода и частота вращения определяется отношением: В номинальном режиме Значение номинальной э.д.с. можно найти из уравнения электрического состояния двигателя: Составим отношение откуда определим 1000 ∙ 220 / (220 – 0,517 ∙ 23,9) = 1060 мин – 1 8.2. Таким образом, естественная механическая характеристика определяется точками: холостого хода − 1060 об/мин; 0 номинального режима − 1000 об/мин; 42,975 Н∙м 8.3. При введении регулировочного реостата в цепь якоря частота вращения уменьшается: Поскольку нагрузка на валу остается номинальной, то новое значение частоты вращения сравниваем с номинальной и определяем 1060 – (1060 – 1000) ∙ 5 = 760 мин – 1 Тогда механическая реостатная характеристика строится по точкам: холостого хода − 1060 об/мин; 0 номинального режима − 760 об/мин; 42,975 Н∙м По полученным точкам строим естественную и реостатную механические характеристики двигателя.
Рисунок 2. Механические характеристики ДПТ параллельного возбуждения
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1201)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |