Vazdusni kondenzator

1/19

Sadržaj:

Strana 1. Toplotni proračun 3

Termofizička svojstva toplijeg fluida 3 1.2 Termofizička svojstva hladnijeg fluida 3 Toplotna snaga aparata 3 1.4 Maseni protok vazduha 4 Osnovne geometrijske karakteristike razmenjivača toplote 4 1.6 Srednja temperaturska razlika 4 1.7 Geometrijske karakteristike međucevnog prostora 4 Određivanje koeficijenta prelaza toplote sa strane vazduha 5 Otpori provođenju toplote usled zaprljanja 6 1.10 Određivanje efikasnosti orebrene površine 6 Određivanje koeficijenta prelaza toplote se strane cevi 7 Koeficijent prolaza toplote sveden na unutrašnju površinu cevi 7 1.13 Koeficijent prolaza toplote sveden na spoljašnju stranu cevi 8 Broj cevi 8 1.15 Pad pritiska sa strane vazduha 8 Određivanje snage ventilatora 8

2. Mehanički proračun 9 Provera debljine zida cevi prema standardu JUS M.E2.260/1991 9 2.2 Proračun cevnih ploča prema standardu JUS M.E2.259/1991 10 Određivanje debljine zida omotača prema standardu JUS

M.E2.259/1991 11

2.3.1 Dimenzije priključaka 11 Ulazni priključak za paru 11 Izlazni priključak za kondenzat 11

2.3.2 Debljina zida omotača sa strane pare 11 Omotač dimenzija mm 600400× 11 2.3.2.2 Omotač dimenzija mm 950400× 11

Debljina zida omotača sa strane kondenzata 12 2.3.3.1 Omotač dimenzija mm 200600× 12 Omotač dimenzija mm 950200× 12

2.4 Određivanje debljine ravnog danca prema standardu JUS M.E2.259/1991

12

Određivanje dimenzija prirubnice na ulaznom priključku prema standardima JUS M.E2.257/1991 (proračun zavrtanja) i JUS M.E2.258/1991

12

2.5.1 Proračun zavrtanja 12 Proračun prirubnice 13

2/19

2.6 Određivanje dimenzija prirubnice na izlaznom priključku prema standardima JUS M.E2.257/1991 (proračun zavrtanja) i JUS M.E2.258/1991

14

Proračun zavrtanja 14 2.6.2 Proračun prirubnice 15

2.7 Proračun prirubnice na priključku za čišćenje aparata 16 Proračun zavrtanja 16 2.7.2 Proračun prirubnice 17 Proračun prirubnice 18

Literatura 19

3/19

Toplotni proračun Termofizička svojstva toplijeg fluida

kgkg 3780,x~D = sastav kondenzata

C894 °= ,tkond temperatura kondenzacije

kgJ 101987 3

1 ⋅=r toplota promene faze

3mkg 879=lρ gustina kondenzata

3mkg 8540,g =ρ gustina pare

KkgJ 33901 ⋅

=Pc specifični toplotni kapacitet

sPa 103170 31 ⋅⋅= −,lµ dinamička viskoznost kondenzata na temperaturi

kondenzacije

KmW 4230⋅

= ,lλ toplotna provodnost kondenzata

1.2 Termofizička svojstva hladnijeg fluida

C352 °=Pt početna temperatura vazduha C702 °=Kt krajnja temperatura vazduha

Termofizička svojstva su uzeta za srednju temperaturu vazduha.

KkgJ 10082 ⋅

=Pc specifični toplotni kapacitet vazduha

32 mkg 0781,=ρ gustina vazduha

KmW 028202 ⋅

= ,λ toplotna provodnost vaduha

sPa 106519 62 ⋅⋅= −,µ dinamička viskoznost vazduha

7030Pr2 ,= Prantlov broj za vazduh Toplotna snaga aparata

kW 552198736001000

11 =⋅=⋅= rmQ

4/19

Maseni protok vazduha

( ) ( ) ht 356

skg 615

3570100810552 3

222

112 ,,

ttcrmm

PKP

==−⋅

⋅=

−⋅⋅

=

Osnovne geometrijske karakteristike razmenjivača toplote

mm 1900=izL rastojanje između cevnih ploča 10=lN broj redova cevi

mm 581 =t podužni korak cevi mm 950=B širina aparata

14258

95021

1 =−=−=tBNc broj cevi u jednom redu

14010141 =⋅=⋅= lcc NNN ukupan broj cevi 1.6 Srednja temperaturska razlika

( ) ( ) ( ) ( ) C839

3589470894ln

3589470894

ln2

2

22 °=

−−

−−−=

−−

−−−=∆ ,

,,

,,

tttt

ttttt

pkond

kkond

pkondKkondsr

Geometrijske karakteristike međucevnog prostora • Broj rebara po dužnom metru cevi

2860035011

===,t

Nr

r

gde je korak rebra m 00350,tr = • Strujni presek za vazduh

( )[ ]{ }( )[ ]{ }

2

1

m 14104400005028628600050102201495091

1

,A,,,,,,A

dNNdNBLA rrrrrsciz

=

⋅⋅+⋅−⋅⋅−⋅=⋅⋅+⋅−⋅⋅−⋅= δδ

5/19

• Površina orebrenja po jedinici dužine cevi

mm 6720

0005004402

022004402862

2

2222

,S

,,,,dddNπS

r

rrsr

rr

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+

−⋅⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+

−⋅⋅= πδ

• Međurebarna površina svedena na jedinicu dužine cevi

( ) ( )

mm 0590

000502861022012

,S

,,NdS

mr

rrsmr

=

⋅−⋅⋅=⋅−⋅⋅= πδπ

• Spoljašnja površina po jedinici dužine cevi

mm 7310

059067202

,S

,,SSS

s

mrrs

=

+=+=

Određivanje koeficijenta prelaza toplote sa strane vazduha • Srednja brzina struje vazduha

sm 712

0781141615

2

22 ,

,,,

Amw =

⋅=

⋅=

ρ

• Rejnoldsov broj za vazduh

15328106519

07810220712Re 62

222 =

⋅⋅⋅

=⋅⋅

= −,,,,dw s

µρ

• Nuseltov broj za vazduh

783Nu

15053

11537030153281340Nu

PrRe1340Nu

2

113402031

68102

1134020

31

26810

22

,,,,,,

tht,

,,,

N

,

r

r

,

r

r,l

=

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅⋅=

⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅⋅= ψ

δ

• Koeficijent prelaza toplote sa strane vazduha

6/19

KmW 108

022002820783Nu

22

222

⋅=

⋅=

⋅=

α

λα,,,

ds

1.9 Otpori provođenju toplote usled zaprljanja

WKm 10150

WKm 1020

23

2

23

1

⋅⋅=

⋅⋅=

−

−

,R

,R

Određivanje efikasnosti orebrene površine • Karakteristična geometrijska veličina za poprečna rebra

m 784000050014022 22

,,,l

lr

ef*r =

⋅=

⋅=

δ

• Efektivna dužina rebra

m 014002200440ln3501

011020005010110ln3501

21

,l,,,

,,,

dd,

hhl

ef

s

r

r

rref

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅+⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

+⋅=δ

• Biov broj za rebro

21903807840

10150108

11

11Bi

32

2

,,

,

l

R r

*r =⋅

⋅+=⋅

+=

−λα

• Efikasnost rebra

933021902190th

BiBith ,

,,

===θ

• Efikasnost orebrene površine

7/19

( ) ( )

9380

9330173106720111

,

,,,

SS

s

r

=

−⋅−=−⋅−=

η

θη

Određivanje koeficijenta prelaza toplote sa strane cevi

( )( )

41

13

43

1 7280⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

−⋅⋅

⋅⋅−⋅⋅⋅⋅=

gukondul

glllg ttd

gr,

µρρρλ

εα

gde je temperatura na granici sloja zaprljanja koju treba pretpostaviti C°,tgu

990

87985401

1

1

1

32

32 ,

,

l

g

g =

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

ρρ

ε

Pretpostavlja se C591 °= ,tgu .

( )( )

KmW 11036

591894020103170819101987854087987942309907280

21

41

3

3343

1

⋅=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⋅⋅⋅

⋅⋅⋅−⋅⋅⋅⋅= −

α

α,,,,

,,,,,

Koeficijent prolaza toplote sveden na unutrašnju površinu cevi

KmW 866

9380731002010150

1081

02000220ln

38020201020

1103611

1ln2

11

2

33

22

11

⋅=

⋅⋅

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅++⋅

⋅+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+=

⋅⋅

⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++⋅

⋅+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

−−

u

u

s

u

u

s

z

u

u

k

,,,,

,,,,

k

SdR

dddR

k

π

ηπ

αλα

C69111036

8398668941

°=⋅

−=∆⋅

−= ,,,tktt srukondgu α

temperatra je dobro pretpostavljena

8/19

Koeficijent prolaza toplote sveden na spoljašnju površinu cevi

KmW 474

7310020866 2 ⋅

=⋅

⋅=⋅= ,,,

SSkks

uus

π

1.14 Broj cevi

13483986691020

10552 3

=⋅⋅⋅⋅

⋅=

∆⋅⋅⋅⋅=

,,,tkLdQN

sruizuc ππ

Broj cevi je dobro pretpostavljen. Pad pritiska sa strane vazduha

lNwp ⋅⋅

⋅=∆2

222

22ρξ

460

9102207310

05800220

153284465

Re4465

2

541

4120

30541

14120

22

,

,,,

,,,

SS

td, ,

,

,

g

s

,

s,

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅⋅⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⋅=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

ξ

πξ

Pa 400

102

7120781460

2

2

2

=∆

⋅⋅

⋅=∆

p

,,,p

1.16 Određivanje snage ventilatora • Korisna snaga

W57884000781

6152

2

2 =⋅=∆⋅=,,pmPkor ρ

• Površina poprečnog preseka kanala aksijalnog ventilatora (1)

( ) 2m 169406281950901

6281÷=

÷⋅

=÷

= ,,,,,

,,AAav

• Prečnik kanala za ventilator

( )m 131940 ,,Dav ÷=

9/19

Usvaja se . mm 1000=avD

• Instalisana snaga elektromotora za pogon jednog ventilatora

( ) ( ) ( ) W94069044801

5788301251301251 ÷=⋅

⋅÷=⋅

⋅÷=,

,,P,,Pvm

kori ηη

1=mη mehanički stepen korisnosti, preporuka za opseg prečnika kanala za ventilator je

direktna veza elektromotora i ventilatora 80,v =η unutrašnji stepen korisnosti ventilatora

• Rastojanje od cevnog snopa do ventilatora

mm 5001000500500 =⋅=⋅= ,D,H av • Usvojena su dva aksijalna ventilatora sa po četiri lopatice • Zazor između lopatica ventilatora i oplate ventilatora

mm 5100000500050 =⋅=⋅= ,D, avδ Mehanički proračun Provera debljine zida cevi na unutrašnji pritisak prema standardu JUS

M.E2.260/1991

21

20cc

pvSKpDs s +++⋅⋅

⋅=

• Radni uslovi

mm 1mm 705020101

319020

1022<=++

+⋅⋅

⋅= ,,,

,

,s

• Ispitni uslovi

mm 1mm 7050201301

5219020

13022<=++

+⋅⋅

⋅= ,,,

,,

,s

Debljina zida cevi zadovoljava.

10/19

Uslov za primenu standarda:

2111

212022

21

,,

,

,DD

u

s

≤

≤

≤

Uslov za primenu standarda je ispunjen.

Proračun cevnih ploča prema standardu JUS M.E2.259/1991

mm 31024510

511010040010

400 2 ,,,,KSpd,s =

⋅⋅

⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅=

Gde je prečnik najvećeg kruga upisanog u deo sa cevima. mm 1002 =dUsvaja se debljina cevnih ploča mm 20=s . • Provera valjanog spoja

Dozvoljeno opterećenje valjanog spoja sa žlebom iznosi 2mmN 300=

W

R

AF

Korisna površina nastavka iznosi:

( ) ( ) 2mm 28142022 =⋅−=⋅−= WusW lddA Površina opterećenja koja dolazi na jednu cev se računa po obrascu:

222

21 mm 25204225058

4=

⋅−⋅=

⋅−⋅=

ππ sR

dttA

Sila cevi se određuje na osnovu sledeće formule:

N 2772520110 =⋅=⋅= ,ApF RR Sada je dozvoljeno opterećenje valjanog spoja:

22 mmN 300

mmN 99

28277

<== ,AFW

R

Cevne ploče zadovoljavaju.

11/19

• Dimenzije cevnih ploča

mm 600950×=×BA

2.3 Određivanje debljina zida omotača prema standardu JUS M.E2.259/1991

Za materijal zida je izabran Č 4574, 2mmN 245=K .

Dimenzije priključaka Ulazni priključak za paru

Preporučena brzina strujanja iznosi sm 3020 ÷=w . Usvaja se brzina

sm20=w .

m 1440208540

3600100044 ,

,wmd

g

=⋅⋅

⋅=

⋅⋅⋅

=ππρ

Usvaja se cev DN 150 ( ) . mm 54159 ,× Izlazni priključak za kondenzat

Preporučena brzina strujanja iznosi sm40,w = .

m 032040879

3600100044 ,,w

mdl

=⋅⋅

⋅=

⋅⋅⋅

=ππρ

Usvaja se cev DN 32 ( ) . mm 6238 ,× Debljina zida omotača sa strane pare 2.3.2.1 Omotač dimenzija mm 600400×

mm 83124510

51104003145010

,,,,,KSpfCCs E =

⋅⋅

⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅=

Omotač dimenzija mm 950400×• Ploča bez oslabljenja

mm 96124510

511040039145010

,,,,,KSpfCCs E =

⋅⋅

⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅=

• Ploča sa oslabljenjem

mm 06224510

5110400391052145010

,,,,,,KSpfCCCs EA =

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

Usvaja se za sve zidove debljina mm 252,s = .

12/19

2.3.3 Debljina zida omotača sa strane kondenzata Omotač dimenzija mm 200600×

mm 85024510

51102002145010

,,,,,KSpfCCs E =

⋅⋅

⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅=

2.3.3.2 Omotač dimenzija mm 950200×• Ploča bez oslabljenja

mm 05124510

511020049145010

,,,,,KSpfCCs E =

⋅⋅

⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅=

• Ploča sa osabljenjem

mm 11124510

5110200491055145010

,,,,,,KSpfCCCs EA =

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

Usvaja se za sve zidove debljina mm 251,s = . Određivanje debljine ravnog danca prema standardu JUS M.E2.259/1991

mm 13324510

511060048145010

,,,,,KSpfCCs E =

⋅⋅

⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅=

Usvaja se debljina ravnog danca mm 53,s = . 2.5 Određivanje dimenzija prirubnice na ulaznom priključku prema standardima JUS M.E2.257/1991 (proračun zavrtanja) i JUS M.E2.258/1991 Usvojena je prirubnica za privarivanje i teflonski zaptivač (PTFE). Proračun zavrtanja • Najmanja sila u zavrtnju za radno stanje

( ) ( )

N 39812767204

N 1275161121518510

1010

N 6740

16151851040

N 20440

1611040

1

2222

22

=++=++=

=⋅⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅=

=−⋅⋅

=−⋅⋅

=

=⋅⋅

=⋅⋅

=

DBFBRBSB

DDDB

uDFB

uRB

FFFF

,,,,,kSdpF

,,ddpF

,dpF

ππ

ππ

ππ

13/19

• Najmanja sila u zavrtnju za ugradno stanje

N 2403915162551850 =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅= ,,KkdF DDDV ππ • Prečnik zavrtanja Radno stanje

mm 71338225

3985115 ,,cnK

FZd SBk =+

⋅⋅=+

⋅⋅=

Ispitno stanje

mm 6108225

39829120

,,nK

FZd SBk =

⋅⋅=

⋅⋅=

Ugradno stanje

mm 91148225

24039129120

,,nK

FZd DVk =

⋅⋅=

⋅⋅=

Usvaja se zavrtanj M16 prema preporuci u standardu JUS M.B6.011. 2.5.2 Proračun prirubnice • Korisna dvostruka širina prirubnice

mm 473315216126522 ,,dddb Ls =⋅−−=′⋅−−= mm 31518850 ,,dVd LL =⋅=⋅=′ reducirani prečnik rupe za vijke

• Pomoćna vrednost Z

( ) ( ) 32211 mm 31295454150 =⋅+=⋅+= ,,ssdZ u

• Krak delovanja sile u zavrtnju-ispitni pritisak i pogonsko stanje

mm 3352

541502252

1 ,,sdda ut =−−

=−−

=

• Krak delovanja sile za ugradno stanje

mm 8192

51852252

,,dda DtD =

−=

−=

14/19

• Otporni moment prirubnice Pogonsko i ispitno stanje

3mm 86335245

51398=⋅

⋅=⋅

⋅= ,,a

KSFW SB

Ugradno stanje

3

20

mm 21370819245

11240391=⋅

⋅=⋅

′⋅= ,,a

KSFW D

DV

• Potrebna visina prirubnice Pogonsko stanje

41473

312986421421−=

−⋅=

−⋅=

,,

bZW,hF nije merodavno

Ugradno stanje

mm 319473

312921370421421 ,,

,b

ZW,hF =−⋅

=−⋅

=

Usvaja se visina prirubnice . mm 20=Fh Određivanje dimenzija prirubnice na izlaznom priključku prema standardima

JUS M.E2.257/1991 (proračun zavrtanja) i JUS M.E2.258/1991 (proračun prirubnica)

Usvojena je prirubnice za privarivanje i teflonski zaptivač (PTFE). 2.7.1 Proračun zavrtanja • Najmanja sila u zavrtnju za radno stanje

( ) ( )

N 756631512612

N 631513112155610

1010

N 51240

405561040

N 61240

401040

1

2222

22

,,,,FFFF

,,,,,,kSdpF

.,,ddpF

,,dpF

DBFBRBSB

DDDB

uDFB

uRB

=++=++=

=⋅⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅=

=−⋅⋅

=−⋅⋅

=

=⋅⋅

=⋅⋅

=

ππ

ππ

ππ

15/19


N 59906513255560 =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅= ,,KkdF DDDV ππ • Prečnik zavrtanja Radno stanje

mm 38334225

7565115 ,,,cnK

FZd SBk =+

⋅⋅=+

⋅⋅=

Ispitno stanje

mm 3204225

75629120

,,,nK

FZd SBk =

⋅⋅=

⋅⋅=

Ugradno stanje

mm 5104225

5990629120

,,nK

FZd DVk =

⋅⋅=

⋅⋅=

Usvaja se zavrtanj M12 prema preporuci u standardu JUS M.B6.011. Proračun priribnice • Korisna dvostruka širina prirubnice

mm 85461224012022 ,,dddb Ls =⋅−−=′⋅−−= mm 61214900 ,,dVd LL =⋅=⋅=′ reducirani prečnik rupe za vijke


( ) ( ) 32211 mm 32396262832 ,,,,ssdZ u =⋅+=⋅+=


mm 3272

62832902

1 ,,,sdda ut =−−

=−−

=


mm 75162

556902

,,dda DtD =

−=

−=

16/19


3mm 489327245

51756 ,,,,aKSFW SB =⋅

⋅=⋅

⋅=

Ugradno stanje

3

20

mm 45057516245

1159906=⋅

⋅=⋅

′⋅= ,,a

KSFW D

DV


124854

3239489421421 ,,

,,,b

ZW,hF −=−⋅

=−⋅

= nije merodavno

Ugradno stanje

mm 610854

32394505421421 ,,

,,b

ZW,hF =−⋅

=−⋅

=

Usvaja se visina prirubnice . mm 11=Fh 2.7 Proračun prirubnice na priključku za čišćenje aparata Proračun zavrtanja se vrši prema standardu JUS M.E2.257/1991 a proračun prirubnice se vrši prema standardu JUS M.E2.258/1991. Dimenzije poklopca se određuju primenom standarda JUS M.E2.259/1991. Izabrana je prirubnica za privarivanje sa teflonski zaptivačem (PTFE). 2.7.1 Proračun zavrtanja • Najmanja sila u zavrtnju za radno stanje

( ) ( )

N 36945273212846

N 52720112163510

1010

N 32140

6026351040

N 284640

6021040

1

2222

22

=++=++=

=⋅⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅=

=−⋅⋅

=−⋅⋅

=

=⋅⋅

=⋅⋅

=

DBFBRBSB

DDDB

uDFB

uRB

FFFF

,,,kSdpF

,ddpF

,dpF

ππ

ππ

ππ

17/19


N 99745620256350 =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅= ππ DDDV KkdF • Prečnik zavrtanja Radno stanje

mm 24326225

36945115 ,,cnK

FZd SBk =+

⋅⋅=+

⋅⋅=

Ispitno stanje

mm 03126225

369429120

,,nK

FZd SBk =

⋅⋅=

⋅⋅=

Ugradno stanje

mm 81626225

99745629120

,,nK

FZd DVk =

⋅⋅=

⋅⋅=

Usvaja se zavrtanj M27 prema preporuci u standardu JUS M.B6.011. Proračun priribnice • Korisna dvostruka širina prirubnice

mm 11315260274522 =⋅−−=′⋅−−= Ls dddb mm 1530500 =⋅=⋅=′ ,dVd LL reducirani prečnik rupe za vijke


( ) ( ) 32211 mm 37345252595 =⋅+=⋅+= ,,ssdZ u


mm 3462

525956902

1 ,,sdda ut =−−

=−−

=


mm 5272

6356902

,dda DtD =

−=

−=

18/19


3mm 1047346245

513694=⋅

⋅=⋅

⋅= ,,a

KSFW SB

Ugradno stanje

3

20

mm 123155527245

11997456=⋅

⋅=⋅

′⋅= ,,a

KSFW D

DV


919113

37341047421421 ,,b

ZW,hF −=−⋅

=−⋅

= nije merodavno

Ugradno stanje

mm 39113

3734123155421421=

−⋅=

−⋅=

,b

ZW,hF

Usvaja se visina prirubnice . mm 40=Fh Proračun debljine poklopca

mm 86324510

511074531510101 ,,,,,KSpfCCs E =

⋅⋅

⋅⋅⋅=⋅⋅

⋅⋅⋅=

( ) ( ) 5102111

63521201141

63569041 11

111 ,,;,C,,;C

dSk;

ddCC

D

D

D

t ==⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅⋅

+=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅+=

Usvaja se debljina poklopca . mm 30=s

Documents

Vazdusni kondenzator