VYSOKÉ UČENÍ ECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSIY OF ECHNOLOGY FAKULA SROJNÍHO INŽENÝRSVÍ ENERGEICKÝ ÚSAV FACULY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INSIUE RUBKOVÝ VÝMĚNÍK RO OHŘEV OBĚHOVÉ VODY UBE HEA EXCHANGER FOR HEAING AER DILOMOVÁ RÁCE MASER S HESIS AUOR RÁCE AUHOR VEDOUCÍ RÁCE SUERVISOR Bc. ROMAN NOVONÝ Doc. Ing. ZDENĚK SKÁLA, CSc. BRNO 009
ABSRAK Cieľom diplomovej práce je podľa zadaných a zvolených hodnô navrhnúť výmenník epla vzduch - voda s prúdením vzduchu vo vnúri rubiek a s vysriedaným usporiadaním rubiek. Ďalšou úlohou bolo vypočíať súprúdny a proiprúdny varian, lakové sray na srane vzduchu a vody a geomerické rozmery vsupných a výsupných hrdiel. Kľúčové slová: epelný výmenník, eplo-zmenná plocha, laková sraa, voda, vzduch, epelný výkon ABSRAC arge of he maser hesis is a design of hea exchanger air-waer wih he air flowing inside he pipes and wih saggered pipe configuraion, based on he engaged and chosen values. Nex arge is o deermine hea exchanger wih cross parallel flow and cross counercurren flow of mediums, pressure drop on boh sides air and waer and dimensions of inake and ougoing gae on boh sides air and waer. Key words: hea exchanger, hea exchange surface, pressure drop, waer, air, hea capaciy NOVONÝ, R. rubkový výměník pro ohřev oběhové vody.. Brno: Vysoké učení echnické v Brně, Fakula srojního inţenýrsví, 009. 57 s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc.
ČESNÉ REHLÁSENIE rehlasujem, ţe som úo diplomovú prácu vypracoval samosane bez cudzej pomoci. Vychádzal som pri om zo svojich znalosí, odborných konzulácií a pouţiej lieraúry, uvedenej v zozname. V Brne dňa 6. Mája 009... odpis
OĎAKOVANIE Rád by som poďakoval konzulanovi Ing. Jaroslavovi Sudničkovi z firmy ALSOM ower, s.r.o., ALSOM Group za cenné rady, pripomienky k danej problemaike a rpezlivosť pri konzuláciách. Ďalej by som rád poďakoval vedúcemu diplomovej práce Doc. Ing. Zdeňkovi Skálovi, CSc., za všeky jeho rady a pomoc. Za objasnenie formálnych náleţiosí obsahu diplomovej práce ďakujem doc. Ing. Jiřímu ospíšilovi, h.d. V neposlednej rade ďakujem svojej rodine, všekým priaeľom a známym za podporu počas celého šúdia.
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 Obsah rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 1.ÚVOD... 8 1.1 Definícia výmenníku epla... 8. ROZDELENIE VÝMENNÍKOV ELA... 8.1 odľa procesu predania epelnej energie... 8. odľa vzájomného smeru a prúdenia pracovných médií... 9.3 odľa účelu a pouţiia... 10.4 odľa konšrukčného riešenia eplo-zmenných plôch... 10.5 odľa kombinácie pracovných médií... 11 3. ZÁKLADNÉ OŢIADAVKY NA VÝMENNÍK ELA... 11 4. VÝOČE VÝMENNÍKU ELA... 11 4.1 epelný výkon výmenníku... 11 4. Súčinieľ presupu epla na srane vzduchu... 13 4.3 Rovnica závislosi mernej epelnej kapaciy vzduchu na eploe... 14 4.4 Súčinieľ presupu epla na srane vody... 15 4.5 Rovnica závislosi mernej epelnej kapaciy vody na eploe... 16 5. OSU VÝOČU RI URČENÍ ELOY UCHU NA KONCI VÝMENNÍKU... 18 5.1 Geomerický výpoče výmenníku... 0 5. Výpoče súčinieľu presupu epla... 5.3 Výpoče vzdialenosi prepáţiek... 5.4 Výpoče ukončenia prepáţiek... 4 5.5 Výpoče eploy vzduchu na konci výmenníku pre súprúdny výmenník... 6 5.6 Výpoče eploy vzduchu na konci výmenníku pre proiprúdny výmenník... 36 6. LAKOVÉ SRAY... 44 6.1 laková sraa na srane vzduchu pre súprúdny varian... 44 6. laková sraa na srane vody pre súprúdny varian... 46 6.3 laková sraa na srane vzduchu pre proiprúdny varian... 47 6.4 laková sraa na srane vody pre proiprúdny varian... 48 7. VÝOČE GEOMERICKÝCH ARAMEROV HRDIEL... 49 7.1 Výpoče vsupného hrdla na srane vody... 49 7. Výpoče výsupného hrdla na srane vody... 50 6
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 7.3 Výpoče vsupného hrdla na srane vzduchu... 51 7.4 Výpoče výsupného hrdla na srane vzduchu... 5 8. ZÁVER... 54 Zoznam pouţiej lieraúry... 55 Zoznam pouţiých symbolov... 56 Zoznam pouţiých indexov... 57 Zoznam výkresovej dokumenácie... 57 7
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 1.ÚVOD 1.1 Definícia výmenníku epla rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Vo veľkom mnoţsve inţinierskych aplikácií sa objavuje koninuálny alebo prerušovaný prenos epelnej energie medzi dvomi eplonosnými médiami s rôznymi eploami s oddelenými priesormi pevnou valcovou alebo rovinnou senou. Zariadenie, v korom dochádza k akémuo prenosu epelnej energie, sa nazýva výmenník epla. epelné výmenníky paria k jedným z najdôleţiejších zariadení v energeike. echnická úroveň a konšrukcia výmenníkov epla má časo veľký vplyv na účinnosť a ekonomickú renabiliu energeického zariadenia.. ROZDELENIE VÝMENNÍKOV ELA odľa lieraúry [4], [8] a [9]. Najčasejšie pouţívanými pracovnými médiami pre výmenníky epla v energeických zariadeniach sú: Voda Vodná para Spaliny Vzduch Výmenníky epla rozdeľujeme podľa niekoľkých základných kriérií..1 odľa procesu predania epelnej energie odľa lieraúry [4], [8] a [9]. Rekuperačné výmenníky obe pracovné médiá, ohrievacie i ohrievané, sú rvale oddelené pevnou nepriepusnou senou. Uplaňuje sa prenos epelnej energie vedením. Obr.1: yp rekuperačného výmenníku [4] Obr. yp rekuperačného výmenníku [13] 8
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Regeneračné výmenníky eplo-zmenný elemen je sriedavo, s určiým časovým posunom omývaný oboma pracovnými médiami. eplo-zmenný elemen prijíma eplo od ohrievacieho média a predáva ho ohrievanému médiu. Uplaňuje sa prenos epelnej energie akumuláciou. Obr.3: yp regeneračného výmenníku [4] Obr.4: yp regeneračného výmenníku [13] Zmiešavacie výmenníky výmena epelnej energie pomocou zmiešania ohrievacieho a ohrievaného média bez eplo-zmenného elemenu alebo plochy. Obr.5: Zmiešavací výmenník [4]. odľa vzájomného smeru a prúdenia pracovných médií odľa lieraúry [4], [8] a [9]. Súprúdné výmenníky smery prúdenia ohrievacieho a ohrievaného pracovného média sú rovnobeţné a v rovnako orienovanom zmysle. roiprúdne výmenníky - smery prúdenia ohrievacieho a ohrievaného pracovného média sú rovnobeţné, ale v opačne orienovanom zmysle. 9
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Kríţové výmenníky smery prúdenia ohrievacieho a ohrievaného média sú mimobeţné a v kolmom priemee spolu zvierajú uhol 90 Kríţové kombinované výmenníky viacnásobná kombinácia súprúdneho, proiprúdneho a kríţového prúdenia ohrievacieho a ohrievaného média.3 odľa účelu a použiia odľa lieraúry [4], [8] a [9]. Ohrieváky dochádza v nich k zvyšovaniu eploy ohrievaného média bez zmeny fáze média Chladiče dochádza v nich k zniţovaniu eploy média bez zmeny fáze Výparníky ohrievané kvapalné médium sa mení na paru Kondenzáory eplejšie médium v parnej fáze sa mení na kvapalnú fázu kondenzuje rehrieváky (medziprehrieváky) privádza sa v nich eplo mokrej pare (izoermickoizobarický dej), korá sa dosáva na medzu sýosi a získame sýu paru Sušiarne dochádza k zniţovaniu vlhkosi pevnej fáze prísunom epla Vykurovacie elesá úsredného kúrenia dochádza pri nich k ohrevu okoliého vzduchu. renos epla sálaním..4 odľa konšrukčného riešenia eplo-zmenných plôch odľa lieraúry [4], [8] a [9]. rubková výmenníky pozosávajú z hladkých alebo rebrovaných rubiek. rubky sú najčasejšie kruhového prierezu. revedenie rubiek vo zväzku, z rubkových hadov alebo ako rubka v rubke. revedenie rubkového zväzku: o riame rubky vysriedané usporiadanie rubiek vo zväzku alebo usporiadanie rubiek za sebou (v zákrye) o U rubky o rubky v vare ohýbaných hadov o rubky v vare špirály o rubky vinué do skrukovnice Doskové výmenníky vorené súsavou enkých dosiek usporiadaných huso za sebou. eplo-zmenný povrch môţe byť je vorený: o profilovaná rovinná doska o špirálovo vinuá doska o rebrovaná doska Výmenníky bez eplo-zmenných plôch zmiešavacie výmenníky 10
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody.5 odľa kombinácie pracovných médií odľa lieraúry [4], [8] a [9]. Najčasejšie kombinácie pracovných médií vo výmenníkoch Voda- voda ara voda ara vzduch ara olej Spaliny para Spaliny voda Spaliny vzduch 3. ZÁKLADNÉ OŽIADAVKY NA VÝMENNÍK ELA odľa lieraúry [4], [8] a [9]. Kompaknosť čo najmenšie rozmery, hmonosť a z oho vyplývajúca čo najniţšia cena Minimalizácia lakových srá Spoľahlivosť prevádzky minimalizácia ekonomických srá Jednoduchosť údrţby a vymenieľnosť prvkov Splnenie obmedzení prepravielnosi, monáţe a moţnosi výroby 4. VÝOČE VÝMENNÍKU ELA 4.1 epelný výkon výmenníku Zadané hodnoy: Hmonosný prieok vzduchu Hmonosný prieok vody M = 5,77 kg/s M = 4,850 kg/s eploa vzduchu na vsupe _1 = 7 C eploa vody na vsupe _1 = 50 C eploa vody na výsupe _ = 80 C Dovolený lak na srane vzduchu Dovolený lak na srane vody p _DOV = 0,4 Bar(g) p _DOV = 6 Bar(g) 11
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Dovolená eploa na srane vzduchu _DOV = 50 C Dovolená eploa na srane vzduchu _DOV = 100 C Rozmer eplo-zmenných rubiek Ø5,4 x 1,5 mm Maeriál rubiek S 45.8 (1 0.1) Výkon výmenníku revádzkový lak vzduchu(volím) revádzkový lak vody(volím) p _R = 1,3 Bar(abs) p _R = 5 Bar(abs) Sredná hodnoa eploy vody _1 _ 50 80 _ SR 65C (4-0) Sredná hodnoa laku vody p _1 p _ 5 4,95 p _ SR 4, 975bar (4-1) Hodnoy vody určené pre eplou 65 C a lak 4,975 Bar Merná epelná kapacia vody c _ = 4,18494096 kj/kgk Hodnoy vody určené pre eplou 7 C a lak 1,3 Bar Merná epelná kapacia vzduchu c _ = 1,0303 kj/kgk Výkon výmenníku Vypočíaný pomocou rovnice epelnej bilancie b M. c Q M (4-). c _. _1. _1 _ Q b 608, 815k (4-3) _ Q b _1 14, 63C M c. _ (4-4) 1
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Sredná hodnoa eploy vzduchu _1 _ 7 14,63 SR 175,813C (4-5) _ Sredná hodnoa laku vody p p _1 p _ 1,3 1,9 1, bar (4-6) _ SR 95 4. Súčinieľ presupu epla na srane vzduchu Hodnoy vzduchu určené pre eplou 175,81 C a lak 1,95 Bar(abs) Husoa vzduchu ρ = 0,9853kg/m 3 Kinemaická viskozia ν = 3,398x10-5 m /s randlovo číslo r = 0,68 Súčinieľ epelnej vodivosi λ = 0,037 /mk Rýchlosť vzduchu (volím) w 16m / s Reynoldsovo číslo Vyjadruje pomer recích a zorvačných síl. 16.0,04 Re w d 10547,43 5 3,398.10 (4-7) Nusselovo číslo Vyjadruje pomer charakerisického rozmeru elesa a hrúbky izolujúcej medznej vrsvy 0,8 0,4 Nu 0,03.Re.r 3,601[-] (4-8) Súčinieľ presupu epla konvekciou Nu. 30,961.0,037 54,13 / m K (4-9) d 0,04 13
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 4.3 Rovnica závislosi mernej epelnej kapaciy vzduchu na eploe re určenie rovnice závislosi mernej epelnej kapaciy vzduchu na eploe som vyuţil program MS Excel, čím sa výpoče zjednodušil. eploa vzduchu [ C] Cp [kj/kgk] 5 1,0075165 50 1,00836875 100 1,0115 00 1,0614750 300 1,04607375 400 1,06907375 500 1,09307375 ab. 1: Hodnoy mernej epelnej kapaciy vzduchu pre lak 1,95 Bar (abs) omocou ýcho hodnô som zosrojil graf. Výslednú krivku som preloţil spojnicou rendov, korá mi pomohla určiť rovnicu závislosi. Ako spojnicu rendov som zvolil polynomickú funkciu reieho supňa, korá najviac vyhovovala pri spänej konrole hodnô mernej epelnej kapaciy k zadaným hodnoám. re minimalizáciu výchyliek hodnô mernej epelnej kapaciy vzduchu určených pomocou rovnice spojnice rendov k zadaným hodnoám mernej epelnej kapaciy vzduchu som rovnicu upravil. o úprave rovnicu závislosi pouţijem na výpoče výsupnej eploy vzduchu z výmenníku. Obr.6:Graf závislosi mernej epelnej kapaciy vzduchu na eploe 14
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Rovnica spojnice rendov 6 5 c,156.10 7,1871.10 1,004915365 (4-10) _ Rovnica spojnice rendov po úprave c _,156.10 6 7,1871.10 5 1,0117733 (4-11) Konrola odchyliek mernej epelnej kapaciy vzduchu vypočíanej pomocou upravenej rovnice spojnice rendov k zadaným hodnoám mernej epelnej kapaciy vzduchu eploa vzduchu Cp zadané [kj/kgk] Cp rovnice [kj/kgk] Odchylka [ C] 5 1,0075165 1,01357008 3 6,0.10 50 1,00836875 1,01536686 3 6,9.10 100 1,0115 1,0189604 3 6,7.10 00 1,0614750 1,0614754 8 4,0.10 300 1,04607375 1,03333466 1,.10 400 1,06907375 1,0405178,8.10 500 1,09307375 1,04770890 4,5.10 ab.: Konrola odchyliek mernej epelnej kapaciy vzduchu 4.4 Súčinieľ presupu epla na srane vody Hodnoy vody určené pre eplou 65 C a lak 4,975 Bar (abs) Husoa vzduchu ρ = 980,739 kg/m 3 Dynamická viskozia µ = 43,336x10-5.s Kinemaická viskozia ν = 44,19x10-8 m /s randlovo číslo r =,766 Súčinieľ epelnej vodivosi λ = 0,656 /mk Rýchlosť vzduchu (volím) w 1m / s Reynoldsovo číslo Vyjadruje pomer recích a zorvačných síl. 1.0,054 Re w d 5748,517 8 44,19.10 (4-7) 15
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Nusselovo číslo Vyjadruje pomer charakerisického rozmeru elesa a hrúbky izolujúcej medznej vrsvy 0,6 0,37 Nu 0,6.Re.r 71,753 (4-8) Súčinieľ presupu epla konvekciou Nu. 71,753.0,656 7014,185 / m K (4-9) D 0,054 4.5 Rovnica závislosi mernej epelnej kapaciy vody na eploe re určenie rovnice závislosi mernej epelnej kapaciy vody na eploe som vyuţil program MS Excel, čím sa výpoče zjednodušil. eploa vody [ C] c [kj/kgk] 0 4,18356185 40 4,177576588 60 4,18188195 80 4,194646810 100 4,15736 10 4,45606853 ab.3: Hodnoy mernej epelnej kapaciy vody pre lak 4,975 Bar (abs)[] omocou ýcho hodnô som zosrojil graf. Výslednú krivku som preloţil spojnicou rendov, korá mi pomohla určiť rovnicu závislosi. Ako spojnicu rendov som zvolil polynomickú funkciu reieho supňa, korá najviac vyhovovala pri spänej konrole hodnô mernej epelnej kapaciy k zadaným hodnoám. re minimalizáciu odchyliek hodnô mernej epelnej kapaciy vody určených pomocou rovnice spojnice rendov k zadaným hodnoám mernej epelnej kapaciy vody by bolo vhodné rovnicu upraviť avšak v omo prípade výsledná rovnica z hľadiska odchyliek vyhovuje. Rovnicu závislosi pouţijem na výpoče výsupnej eploy vzduchu z výmenníku. 16
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Obr.7: Graf závislosi mernej epelnej kapaciy vzduchu na eploe Rovnica spojnice rendov 5 4 c 1,1.10 9,151.10 4,19715941 (4-1) Konrola odchyliek mernej epelnej kapaciy vzduchu vypočíanej pomocou upravenej rovnice spojnice rendov k zadaným hodnoám mernej epelnej kapaciy vzduchu eploa vody [ C] C zadané [kj/kgk] Cp rovnice [kj/kgk] Odchylka 4 0 4,18356185 4,183551 3,0.10 4 40 4,177576588 4,17815101 5,7.10 5 60 4,18188195 4,18184681 3,4.10 4 80 4,194646810 4,1943461 3,0.10 5 100 4,15736 4,1563841 9,4.10 4 10 4,45606853 4,457341 1,.10 ab.4: Konrola odchyliek mernej epelnej kapaciy vody 17
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 5. OSU VÝOČU RI URČENÍ ELOY UCHU NA KONCI VÝMENNÍKU ri výpoče eploy vzduchu na konci výmenníku s rojuholníkovým usporiadaním rubiek som vyuţil priebeh eplô podľa eplo-zmennej plochy pomocou li. [11] re vyjadrenie priebehu eplô vo výmenníku epla plaia súčasne rovnice: 1. Rovnica epelnej bilancie Q M. c. M. c. A A A B B B (5-1) M [kg/s] c [kj/kg.k] - hmonosné prieoky médií - merná epelná kapacia médií. Rovnica prenosu epla Q k. S.( A B ) (5-) ΔS [m ] k [/m.k] - zvolená malá časť eplo-zmennej plochy - súčinieľ presupu epla Získame rovnice: A k. S M. c A A A B (5-3) B k. S M. c B B A B (5-4) Ako malú časť uvaţovanej eplo-zmennej plochy ΔS volím povrch rubiek o dĺţke ΔL medzi rubkovnicami. 18
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Obr.8: Graf priebehu eplô pri proiprúdnom výmenníku[11] Obr.9: Graf priebehu eplô pri proiprúdnom výmenníku[11] 19
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 osup výpoču v programe MS Excel: rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 1 povôdná [ C] 6 5 c _ [J/kg.K],156.10 7,1871.10 1,0117733 povôdná [ C] +73,15 k. S /. 73,15 M. c [K] 73,15 _ vypočíaná[k] 73, 15 vypočíaná[ C] 73,15 73, 15 ab.5: Vsupné hodnoy ieračného výpoču na srane vzduchu Úsek ΔS 1 povôdná [ C] 6 5 c _ [J/kg.K],156.10 7,1871.10 1,0117733 povôdná [ C] +73,15 k. S /. 73,15 M. c [K] 73,15 _ vypočíaná[k] 73, 15 vypočíaná[ C] 73,15 73, 15 ab.6: Vsupné hodnoy ieračného výpoču na srane vody V kaţdom ďalšom kroku budú vypočíaná[ C] a vypočíaná[ C] vsupnými hodnoami eplô v nasledujúcom kroku výpoču pre úsek ΔS. ýmo posupom výpoču budem pokračovať pokým sa nepriblíţim hodnoe eploy vody na vsupe do výmenníku. 5.1 Geomerický výpoče výmenníku rieočný prierez výmenníku S VYM M. v 5,77 0,985.16 0,366m (5-5) rieočný prierez rubky S R. d 4.0,04 4 0,394.10 3 m (5-6) 0
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Výpoče porebného poču rubiek výmenníku epla SVYM 0,366 n R 930 3 (5-7) S 0,394.10 R Z dôvodu symerie rozmiesnenia rubiek v priesore výmenníku som zvolil poče rubiek n 934. R Obr.10: Rozmiesnenie rubiek v rubkovom zväzku Navýšenie poču rubiek ovplyvní rýchlosť prúdenia vzduchu v rubkách M 5,77 v 15,916m s. S. n 0,985.0,394.10.934 / 3 R R (5-8) Zmena rýchlosi ovplyvní zmenu Re,Nu,,R a k.. 15,916.0,04 Re w d 1049,039 5 3,398.10 (5-9) 0,8 0,4 Nu 0,03.Re.r 3,465[-] (5-10) 1
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Nu. 3,464.0,037 53,907 / m K (5-11) d 0,04 5. Výpoče súčinieľu presupu epla Odpor proi presupu epla 1 D R. d 1 53,907.0,04 OC 0,83515387m. K / D 1 ln d. D 0,054 0,054 ln.45 0,04 1 7014,185.0,054 (5-1) Súčinieľ epelnej vodivosi seny rubky OC 45 / m. K Súčinieľ presupu epla k 1 1 47,14114088 /m K R 0,83515387. (5-13) redbeţný výpoče eploy vzduchu na výsupe z výmenníku ozri kapiolu 4.1, vzťahy 4- aţ 4-4. 5.3 Výpoče vzdialenosi prepážiek Rozeč rubiek volím s 30mm riemerná šírka celkovej medzery L RIEM 0, 1964mm repoče hmonosného oku M M _ SR 4,85 988,080 4,908.10-3 m 3 / s (5-14)
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 Vzdialenosť prepáţiek rubkový výměník pro ohřev oběhové vody M -3 4,908.10 v LRE 1 0,05m L 0,1964 RIEM Hrúbku plechu prepáţiek volím 8mm (5-15) Šírka eplo-zmenného segmenu L LRE 0,05 0,008 0, 033m (5-16) Rady rubiek oče rubiek v rade oče medzier Medzirubková medzera láśť <-> rubka Celková medzera vrchná 1. 14 13 0,0598 0,04769 0,15518. 17 16 0,0736 0,04310 0,15980 3. 0 19 0,0874 0,03157 0,15054 4. 1 0 0,090 0,04507 0,1814 5. 1 0,0966 0,05469 0,0598 6. 3 0,101 0,03115 0,16350 7. 4 3 0,1058 0,03494 0,17568 8. 7 6 0,1196 0,03639 0,1938 9. 8 7 0,14 0,03576 0,1957 10. 9 8 0,188 0,0334 0,1958 11. 30 9 0,1334 0,0898 0,19136 1. 9 8 0,188 0,05309 0,3498 13. 30 9 0,1334 0,04568 0,476 14. 31 30 0,1380 0,03680 0,1160 15. 3 31 0,146 0,0650 0,19560 16. 33 3 0,147 0,01484 0,17688 17. 3 31 0,146 0,03183 0,066 sredná 18. 33 3 0,147 0,01749 0,1818 19. 3 31 0,146 0,03183 0,066 0. 33 3 0,147 0,01484 0,17688 1. 3 31 0,146 0,0650 0,19560. 31 30 0,1380 0,03680 0,1160 3. 30 9 0,1334 0,04568 0,476 4. 9 8 0,188 0,05309 0,3498 5. 30 9 0,1334 0,0898 0,19136 6. 9 8 0,188 0,0334 0,1958 7. 8 7 0,14 0,03576 0,1957 8. 7 6 0,1196 0,03639 0,1938 9. 6 5 0,1150 0,06494 0,4488 30. 5 4 0,1104 0,06115 0,370 31. 1 0,0966 0,05469 0,0598 3 okračovanie na ďalšej srane
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 3. 1 0 0,090 0,04507 0,1814 33. 0 19 0,0874 0,03157 0,15054 34. 17 16 0,0736 0,04310 0,15980 35. 14 13 0,0598 0,04769 0,15518 spodná 36. 9 8 0,0368 0,0715 0,17930 ab.7: Geomerická paramere rubkového zväzku 5.4 Výpoče ukončenia prepážiek Vsupné paramere 4 rierez rubky 5,06.10 m S r Sredový uhol olomer plášťa 47 r L 0, 51 m Výpoče kruhovej úseče V kruhovej úseči dochádza k prechodu prúdu vody do ďalšej prepáţky. rieočný prierez kruhovej úseče by mal byť pribliţne rovnaký ako priemerný prieočný prierez medzi rubkami kvôli minimálnej zmene prieočnej rýchlosi vody. Koniec prepáţky volím do osi poslednej rady rubiek. oče rubiek v poslednej rade locha kruhovej úseče s rubkami n 9. r S ÚSr 1 0,0115m. 1.47 r. sin.0,51. sin 47) 180 180 (5-17) locha rubiek 4 Sr. nr 5,06.10.9 Sn. r 0, 008m (5-18) locha kruhovej úseče bez rubiek S S Sn. r 0,0115 0,008 0, 0098m ÚS ÚSr (5-19) riemerný prieočný prierez medzu rubkami S RIEM 0,0059m 4
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Obr.č.11: Sredový uhol kruhovej úseče 5
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 5.5 Výpoče eploy vzduchu na konci výmenníku pre súprúdny výmenník Uvaţovaná malá časť eplo-zmennej plochy S L.. D. n R (5-0) ΔL = 0,033[m] D = 0,054[m] n R 934 [m] abuľky vypočíaných eplô Úsek ΔS 1 3 4 povôdná [ C] 7 3,57858 0,1415316 16,8405918 c _ [J/kg.K] 108,08806 107,838474 107,595136 107,357894 povôdná [ C] 500,15 496,677858 493,915316 489,9905918 [K] 3,477140 3,385754169 3,300939819 3,1819769 vypočíaná[k] 496,677858 493,915316 489,9905918 486,7737 vypočíaná[ C] 3,57858 0,1415316 16,8405918 13,637 Úsek ΔS 1 3 4 povôdná [ C] 50 51,0014657 51,9773864 5,9835861 c _ [J/kg.K] 44,91991 443,83646 444,79581 445,599973 povôdná [ C] 33,15 34,151466 35,17386 36,0783586 [K] 1,00146568 0,9759007 0,95109968 0,96793485 vypočíaná[k] 34,151466 35,17386 36,0783586 37,005151 vypočíaná[ C] 51,0014657 51,9773864 5,9835861 53,8551509 6
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 13,637 10,48488 07,459654 04,4438367 c _ [J/kg.K] 107,16596 106,901097 106,68153 106,46694 povôdná [ C] 486,7737 483,63488 480,5759654 477,5938367 [K] 3,137543795 3,05886799,9818797,90794893 vypočíaná[k] 483,63488 480,5759654 477,5938367 474,6865418 vypočíaná[ C] 10,48488 07,459654 04,4438367 01,5365418 Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 53,8551509 54,7583838 55,63849084 56,496734 c _ [J/kg.K] 446,448184 447,7478 448,080313 448,8653 povôdná [ C] 37,005151 37,908384 38,7884908 39,64673 [K] 0,90317686 0,88016458 0,857736504 0,83588339 vypočíaná[k] 37,908384 38,7884908 39,64673 330,481107 vypočíaná[ C] 54,7583838 55,63849084 56,496734 57,3311067 Úsek ΔS 9 10 11 1 povôdná [ C] 01,5365418 198,7065 195,9390814 193,453407 c _ [J/kg.K] 106,57973 106,05467 105,855677 105,66075 povôdná [ C] 474,6865418 471,8565 469,0890814 466,3953407 [K],83431556,763145103,693740673,6605911 vypočíaná[k] 471,8565 469,0890814 466,3953407 463,769815 vypočíaná[ C] 198,7065 195,9390814 193,453407 190,619815 Úsek ΔS 9 10 11 1 povôdná [ C] 57,3311067 58,1466989 58,94053578 59,71415111 c _ [J/kg.K] 449,630331 450,37585 451,10378 451,810398 povôdná [ C] 330,481107 331,966989 33,0905358 33,8641511 [K] 0,8145888 0,79383688 0,773615334 0,753910003 vypočíaná[k] 331,966989 33,0905358 33,8641511 333,6180611 vypočíaná[ C] 58,1466989 58,94053578 59,71415111 60,4680611 7
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 13 14 15 16 povôdná [ C] 190,619815 188,0596 185,563535 183,1305838 c _ [J/kg.K] 105,473337 105,8934 105,109973 104,935115 povôdná [ C] 463,769815 461,096 458,713535 456,805838 [K],560058946,49569907,43939717,371741948 vypočíaná[k] 461,096 458,713535 456,805838 453,9088418 vypočíaná[ C] 188,0596 185,563535 183,1305838 180,7588418 Úsek ΔS 13 14 15 16 povôdná [ C] 60,4680611 61,076876 61,91876414 6,6165476 c _ [J/kg.K] 45,500384 453,17796 453,8808 454,46668 povôdná [ C] 333,6180611 334,357688 335,0687641 335,766548 [K] 0,734707647 0,715995374 0,6977606 0,679991156 vypočíaná[k] 334,357688 335,0687641 335,766548 336,4465159 vypočíaná[ C] 61,076876 61,91876414 6,6165476 63,965159 Úsek ΔS 17 18 19 0 povôdná [ C] 180,7588418 178,5959 176,73303 174,0741364 c _ [J/kg.K] 104,764655 104,60441 104,4474 104,8417 povôdná [ C] 453,9088418 451,67959 449,43303 447,41364 [K],958675,5595613,199166674,143793166 vypočíaná[k] 451,67959 449,43303 447,41364 445,080343 vypočíaná[ C] 178,5959 176,73303 174,0741364 171,930343 Úsek ΔS 17 18 19 0 povôdná [ C] 63,965159 63,93554946 64,5819509 65,1189547 c _ [J/kg.K] 455,089014 455,673864 456,65458 456,841989 povôdná [ C] 336,4465159 337,0855495 337,731951 338,3618955 [K] 0,63903354 0,64640634 0,69943377 0,613903935 vypočíaná[k] 337,0855495 337,731951 338,3618955 338,9757994 vypočíaná[ C] 63,93554946 64,5819509 65,1189547 65,857994 8
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 1 3 4 povôdná [ C] 171,930343 169,84054 167,8033859 165,8175598 c _ [J/kg.K] 104,13014 103,979944 103,833531 103,690807 povôdná [ C] 445,080343 44,99054 440,9533859 438,9675598 [K],089800977,0371569 1,98586083 1,935778115 vypočíaná[k] 44,99054 440,9533859 438,9675598 437,0317817 vypočíaná[ C] 169,84054 167,8033859 165,8175598 163,8817817 Úsek ΔS 1 3 4 povôdná [ C] 65,857994 66,440796 67,00711475 67,57531317 c _ [J/kg.K] 457,40384 457,951386 458,484991 459,00501 povôdná [ C] 338,9757994 339,574073 340,1571148 340,75313 [K] 0,5987356 0,583041791 0,56819841 0,553733517 vypočíaná[k] 339,574073 340,1571148 340,75313 341,790467 vypočíaná[ C] 66,440796 67,00711475 67,57531317 68,1904669 Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 163,8817817 161,9948008 160,1553971 158,363805 c _ [J/kg.K] 103,55168 103,416061 103,83861 103,154994 povôdná [ C] 437,0317817 435,1448008 433,3053971 431,513805 [K] 1,886980905 1,839403719 1,793016554 1,747790117 vypočíaná[k] 435,1448008 433,3053971 431,513805 49,7645904 vypočíaná[ C] 161,9948008 160,1553971 158,363805 156,6145904 Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 68,1904669 68,66868409 69,1945847 69,70709876 c _ [J/kg.K] 459,511795 460,005676 460,486986 460,956044 povôdná [ C] 341,790467 341,8186841 34,3445847 34,8570988 [K] 0,539637398 0,55900634 0,51514037 0,499468654 vypočíaná[k] 341,8186841 34,3445847 34,8570988 343,3565674 vypočíaná[ C] 68,66868409 69,1945847 69,70709876 70,0656741 9
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 9 30 31 3 povôdná [ C] 156,6145904 154,9108946 153,501889 151,631396 c _ [J/kg.K] 103,09379 10,90693 10,787575 10,6713 povôdná [ C] 49,7645904 48,0608946 46,4001889 44,781396 [K] 1,703695814 1,660705734 1,61879631 1,57799914 vypočíaná[k] 48,0608946 46,4001889 44,781396 43,034663 vypočíaná[ C] 154,9108946 153,501889 151,631396 150,0534663 Úsek ΔS 9 30 31 3 povôdná [ C] 70,0656741 70,6933318 71,16769005 71,6998374 c _ [J/kg.K] 461,413163 461,858646 46,979 46,715887 povôdná [ C] 343,3565674 343,84333 344,31769 344,7799837 [K] 0,486755764 0,474366869 0,4693691 0,45058163 vypočíaná[k] 343,84333 344,31769 344,7799837 345,305119 vypočíaná[ C] 70,6933318 71,16769005 71,6998374 7,0805119 Úsek ΔS 33 34 35 36 povôdná [ C] 150,0534663 148,5153747 147,01613 145,5547347 c _ [J/kg.K] 10,55783 10,44778 10,33955 10,34493 povôdná [ C] 43,034663 41,6653747 40,16613 418,7047347 [K] 1,53809167 1,4995437 1,46138761 1,4447305 vypočíaná[k] 41,6653747 40,16613 418,7047347 417,80616 vypočíaná[ C] 148,5153747 147,01613 145,5547347 144,130616 Úsek ΔS 33 34 35 36 povôdná [ C] 7,0805119 7,51957433 7,94746315 73,36446304 c _ [J/kg.K] 463,1815 463,53005 463,91658 464,3033 povôdná [ C] 345,305119 345,6695743 346,0974631 346,514463 [K] 0,4390646 0,4788883 0,41699989 0,406388366 vypočíaná[k] 345,6695743 346,0974631 346,514463 346,908514 vypočíaná[ C] 7,51957433 7,94746315 73,36446304 73,77085141 30
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 37 38 39 40 povôdná [ C] 144,130616 14,7417764 141,3883754 140,069177 c _ [J/kg.K] 10,13115 10,0333 101,93505 101,8404 povôdná [ C] 417,80616 415,8917764 414,5383754 413,19177 [K] 1,388485183 1,353401037 1,319198191 1,85854768 vypočíaná[k] 415,8917764 414,5383754 413,19177 411,93334 vypočíaná[ C] 14,7417764 141,3883754 140,069177 138,78334 Úsek ΔS 37 38 39 40 povôdná [ C] 73,77085141 74,16689857 74,5586794 74,990163 c _ [J/kg.K] 464,67531 465,037697 465,39094 465,735195 povôdná [ C] 346,908514 347,3168986 347,708679 348,079016 [K] 0,39604716 0,385969374 0,37614884 0,366577337 vypočíaná[k] 347,3168986 347,708679 348,079016 348,4455936 vypočíaná[ C] 74,16689857 74,5586794 74,990163 75,9559356 Úsek ΔS 41 4 43 44 povôdná [ C] 138,78334 137,59973 136,3083117 135,1175416 c _ [J/kg.K] 101,74784 101,657744 101,56994 101,48436 povôdná [ C] 411,93334 410,679973 409,4583117 408,675416 [K] 1,53349416 1,1661307 1,190770114 1,160656009 vypočíaná[k] 410,679973 409,4583117 408,675416 407,1068856 vypočíaná[ C] 137,59973 136,3083117 135,1175416 133,9568856 Úsek ΔS 41 4 43 44 povôdná [ C] 75,9559356 75,6584371 76,001004 76,34030655 c _ [J/kg.K] 466,07069 466,397649 466,71689 467,068 povôdná [ C] 348,4455936 348,808437 349,151004 349,4903066 [K] 0,35750151 0,348160504 0,33930336 0,33066974 vypočíaná[k] 348,808437 349,151004 349,4903066 349,809763 vypočíaná[ C] 75,6584371 76,001004 76,34030655 76,6709763 31
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 45 46 47 48 povôdná [ C] 133,9568856 13,855859 131,79038 130,6481187 c _ [J/kg.K] 101,40094 101,319634 101,40383 101,163137 povôdná [ C] 407,1068856 405,9755859 404,879038 403,7981187 [K] 1,13199643 1,1068141 1,074785088 1,0475905 vypočíaná[k] 405,9755859 404,879038 403,7981187 40,75058 vypočíaná[ C] 13,855859 131,79038 130,6481187 19,60058 Úsek ΔS 45 46 47 48 povôdná [ C] 76,6709763 76,993336 77,3079167 77,6133605 c _ [J/kg.K] 467,39454 467,64387 467,911816 468,191933 povôdná [ C] 349,809763 350,143333 350,457917 350,7633603 [K] 0,356966 0,314058403 0,306068587 0,988196 vypočíaná[k] 350,143333 350,457917 350,7633603 351,061644 vypočíaná[ C] 76,993336 77,3079167 77,6133605 77,9116445 Úsek ΔS 49 50 51 5 povôdná [ C] 19,60058 18,5794473 17,584081 16,6141595 c _ [J/kg.K] 101,087845 101,014459 100,9493 100,8731 povôdná [ C] 40,75058 401,794473 400,734081 399,7641595 [K] 1,0108091 0,9953916 0,9700486 0,94549954 vypočíaná[k] 401,794473 400,734081 399,7641595 398,8186666 vypočíaná[ C] 18,5794473 17,584081 16,6141595 15,6686666 Úsek ΔS 49 50 51 5 povôdná [ C] 77,9116445 78,033649 78,48563556 78,7617791 c _ [J/kg.K] 468,46494 468,73097 468,99049 469,4931 povôdná [ C] 351,061644 351,353365 351,6356356 351,911779 [K] 0,9069404 0,839907 0,7609354 0,69069096 vypočíaná[k] 351,353365 351,6356356 351,911779 35,180797 vypočíaná[ C] 78,033649 78,48563556 78,7617791 79,03079701 3
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 53 54 55 56 povôdná [ C] 15,6686666 14,747110 13,8488869 1,9734081 c _ [J/kg.K] 100,80558 100,73905 100,674468 100,611546 povôdná [ C] 398,8186666 397,897110 396,9988869 396,134081 [K] 0,91556355 0,898334 0,875478764 0,853307947 vypočíaná[k] 397,897110 396,9988869 396,134081 395,70100 vypočíaná[ C] 14,747110 13,8488869 1,9734081 1,10100 Úsek ΔS 53 54 55 56 povôdná [ C] 79,03079701 79,930163 79,54857599 79,7976988 c _ [J/kg.K] 469,489186 469,79176 469,96306 470,190999 povôdná [ C] 35,180797 35,443016 35,698576 35,947699 [K] 0,64619 0,55554364 0,4905389 0,4718875 vypočíaná[k] 35,443016 35,698576 35,947699 353,1903488 vypočíaná[ C] 79,930163 79,54857599 79,7976988 80,04034876 Vypočíaná eploa vzduchu na výsupe u výmenníku = 1,1 C Odpovedajúca eploa vody na výsupe z výmenníku = 80,04 C oče segmenov n SEG 56 Dĺţka eplo-zmennej plochy výmenníku L nseg. L 56.0,033 1, 848 m (5-1) Celková plocha výmenníku S nseg. S 56.,459 137,704 m (5-) eploný rozdiel na vsupe 1 1 1 7 50 177 C (5-3) 33
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody eploný rozdiel na výsupe 1,1 80,04 4, 34 C (5-4) Sredný logarimický spád LN 1 1 ln 147 7,641 105,488 7,641 ln 147 (5-5) epelný výkon Q k. S. 47,141.1,95.105,488 611, k (5-6) CELK LN 534 34
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Obr.1: Graf priebehu eplô 35
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 5.6 Výpoče eploy vzduchu na konci výmenníku pre proiprúdny výmenník osup výpoču rovnaký ako v kap. 5.4 abuľky vypočíaných eplô Úsek ΔS 1 3 4 povôdná [ C] 7 4,1786 1,950 18,50147 c _ [J/kg.K] 108,08806 107,88164 107,67805 107,4776 povôdná [ C] 500,15000 497,7786 494,4450 491,65147 [K],8714,8367,7937,75530 vypočíaná[k] 497,7786 494,4450 491,65147 488,89617 vypočíaná[ C] 4,1786 1,950 18,50147 15,74617 Úsek ΔS 1 3 4 80,00000 79,17709 78,36550 77,56509 povôdná [ C] c _ [J/kg.K] 470,3761 469,6307 468,88030 468,14776 povôdná [ C] 353,15000 35,3709 351,51550 350,71509 [K] 0,891 0,81158 0,80041 0,78938 vypočíaná[k] 35,3709 351,51550 350,71509 349,9571 vypočíaná[ C] 79,17709 78,36550 77,56509 76,77571 36
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 15,74617 13,0878 10,34879 07,70571 c _ [J/kg.K] 107,794 107,08393 106,8913 106,70136 povôdná [ C] 488,89617 486,17878 483,49879 480,85571 [K],71739,67999,64309,60668 vypočíaná[k] 486,17878 483,49879 480,85571 478,4903 vypočíaná[ C] 13,0878 10,34879 07,70571 05,09903 Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 76,77571 75,9971 75,945 74,477 c _ [J/kg.K] 467,4531 466,718 466,01015 465,31717 povôdná [ C] 349,9571 349,1471 348,37945 347,67 [K] 0,77850 0,76777 0,75718 0,74673 vypočíaná[k] 349,1471 348,37945 347,67 346,87553 vypočíaná[ C] 75,9971 75,945 74,477 73,7553 Úsek ΔS 9 10 11 1 povôdná [ C] 05,09903 0,587 199,9995 197,4960 c _ [J/kg.K] 106,51401 106,395 106,14703 105,96733 povôdná [ C] 478,4903 475,6787 473,1495 470,6460 [K],57076,5353,50036,46586 vypočíaná[k] 475,6787 473,1495 470,6460 468,17673 vypočíaná[ C] 0,587 199,9995 197,4960 195,0673 Úsek ΔS 9 10 11 1 povôdná [ C] 73,7553 7,98911 7,685 71,5466 c _ [J/kg.K] 464,63376 463,95977 463,9509 46,63960 povôdná [ C] 346,87553 346,13911 345,4185 344,6966 [K] 0,73643 0,766 0,7163 0,70633 vypočíaná[k] 346,13911 345,4185 344,6966 343,9909 vypočíaná[ C] 7,98911 7,685 71,5466 70,8409 37
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 13 14 15 16 povôdná [ C] 195,0673 19,59490 190,19664 187,83150 c _ [J/kg.K] 105,79011 105,61533 105,4496 105,797 povôdná [ C] 468,17673 465,74490 463,34664 460,98150 [K],43183,3986,36514,3347 vypočíaná[k] 465,74490 463,34664 460,98150 458,64903 vypočíaná[ C] 19,59490 190,19664 187,83150 185,49903 Úsek ΔS 13 14 15 16 povôdná [ C] 70,8409 70,1437 69,45679 68,77935 c _ [J/kg.K] 461,99315 461,35565 460,7695 460,10696 povôdná [ C] 343,9909 343,937 34,60679 341,9935 [K] 0,69657 0,68694 0,67744 0,66807 vypočíaná[k] 343,937 34,60679 341,9935 341,618 vypočíaná[ C] 70,1437 69,45679 68,77935 68,1118 Úsek ΔS 17 18 19 0 povôdná [ C] 185,49903 183,19879 180,93035 178,6938 c _ [J/kg.K] 105,10534 104,9400 104,77698 104,6160 povôdná [ C] 458,64903 456,34879 454,08035 451,8438 [K],3004,6844,3707,061 vypočíaná[k] 456,34879 454,08035 451,8438 449,63716 vypočíaná[ C] 183,19879 180,93035 178,6938 176,48716 Úsek ΔS 17 18 19 0 povôdná [ C] 68,1118 67,4546 66,8076 66,1606 c _ [J/kg.K] 459,49554 458,8958 458,9796 457,71159 povôdná [ C] 341,618 340,6046 339,9576 339,3106 [K] 0,6588 0,64970 0,64070 0,63183 vypočíaná[k] 340,6046 339,9576 339,3106 338,6803 vypočíaná[ C] 67,4546 66,8076 66,1606 65,5303 38
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 1 3 4 povôdná [ C] 176,48716 174,31156 17,16608 170,05030 c _ [J/kg.K] 104,45764 104,3018 104,14708 103,9950 povôdná [ C] 449,63716 447,46156 445,31608 443,0030 [K],17560,14548,11578,08647 vypočíaná[k] 447,46156 445,31608 443,0030 441,1138 vypočíaná[ C] 174,31156 17,16608 170,05030 167,9638 Úsek ΔS 1 3 4 povôdná [ C] 65,5303 64,90715 64,971 63,68679 c _ [J/kg.K] 457,13333 456,56308 456,00074 455,4460 povôdná [ C] 338,6803 338,05715 337,4471 336,83679 [K] 0,6307 0,61444 0,6059 0,5975 vypočíaná[k] 338,05715 337,4471 336,83679 336,398 vypočíaná[ C] 64,90715 64,971 63,68679 63,0898 Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 167,9638 165,9066 163,8770 161,8768 c _ [J/kg.K] 103,84506 103,69718 103,55135 103,40754 povôdná [ C] 441,1138 439,0566 437,070 435,068 [K],05757,0905,0009 1,97318 vypočíaná[k] 439,0566 437,070 435,068 433,05310 vypočíaná[ C] 165,9066 163,8770 161,8768 159,90310 Úsek ΔS 5 6 7 8 povôdná [ C] 63,0898 6,50005 61,91900 61,34601 c _ [J/kg.K] 454,89935 454,36008 453,889 453,30389 povôdná [ C] 336,398 335,65005 335,06900 334,49601 [K] 0,5893 0,58105 0,5799 0,56503 vypočíaná[k] 335,65005 335,06900 334,49601 333,93098 vypočíaná[ C] 6,50005 61,91900 61,34601 60,78098 39
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 9 30 31 3 povôdná [ C] 159,90310 157,9579 156,03848 154,14630 c _ [J/kg.K] 103,6573 103,1588 10,98797 10,85198 povôdná [ C] 433,05310 431,1079 49,18848 47,9630 [K] 1,94581 1,91881 1,8918 1,8659 vypočíaná[k] 431,1079 49,18848 47,9630 45,43038 vypočíaná[ C] 157,9579 156,03848 154,14630 15,8038 Úsek ΔS 9 30 31 3 povôdná [ C] 60,78098 60,379 59,67435 59,1353 c _ [J/kg.K] 45,78677 45,7683 451,77397 451,7810 povôdná [ C] 333,93098 333,37379 33,8435 33,853 [K] 0,55719 0,54945 0,54181 0,5348 vypočíaná[k] 333,37379 33,8435 33,853 331,7485 vypočíaná[ C] 60,379 59,67435 59,1353 58,5985 Úsek ΔS 33 34 35 36 povôdná [ C] 15,8038 150,44038 148,6593 146,83669 c _ [J/kg.K] 10,71787 10,58563 10,455 10,3663 povôdná [ C] 45,43038 43,59038 41,77593 419,98669 [K] 1,84001 1,81445 1,7894 1,76437 vypočíaná[k] 43,59038 41,77593 419,98669 418,31 vypočíaná[ C] 150,44038 148,6593 146,83669 145,0731 Úsek ΔS 33 34 35 36 povôdná [ C] 58,5985 58,07140 57,55187 57,03957 c _ [J/kg.K] 450,7891 450,30694 449,83146 449,3660 povôdná [ C] 331,7485 331,140 330,70187 330,18957 [K] 0,5685 0,51953 0,5130 0,50517 vypočíaná[k] 331,140 330,70187 330,18957 39,68440 vypočíaná[ C] 58,07140 57,55187 57,03957 56,53440 40
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 37 38 39 40 povôdná [ C] 145,0731 143,3346 141,61680 139,9501 c _ [J/kg.K] 10,1998 10,07478 101,95147 101,8988 povôdná [ C] 418,31 416,4846 414,76680 413,07501 [K] 1,73985 1,71566 1,69180 1,6686 vypočíaná[k] 416,4846 414,76680 413,07501 411,40674 vypočíaná[ C] 143,3346 141,61680 139,9501 138,5674 Úsek ΔS 37 38 39 40 povôdná [ C] 56,53440 56,0365 55,54504 55,06067 c _ [J/kg.K] 448,9005 448,44435 447,99479 447,55148 povôdná [ C] 39,68440 39,1865 38,69504 38,1067 [K] 0,49814 0,4911 0,48437 0,47763 vypočíaná[k] 39,1865 38,69504 38,1067 37,73304 vypočíaná[ C] 56,0365 55,54504 55,06067 54,58304 Úsek ΔS 41 4 43 44 45 povôdná [ C] 138,5674 136,61169 134,98953 133,38996 131,8166 c _ [J/kg.K] 101,70998 101,59175 101,47516 101,3600 101,4683 povôdná [ C] 411,40674 409,76169 408,13953 406,53996 404,9666 [K] 1,64505 1,616 1,59957 1,57730 1,55533 vypočíaná[k] 409,76169 408,13953 406,53996 404,9666 403,4073 vypočíaná[ C] 136,61169 134,98953 133,38996 131,8166 130,573 Úsek ΔS 41 4 43 44 45 povôdná [ C] 54,58304 54,1107 53,64765 53,18971 5,73815 c _ [J/kg.K] 447,11435 446,68331 446,588 445,83916 445,4589 povôdná [ C] 37,73304 37,607 36,79765 36,33971 35,88815 [K] 0,47097 0,46441 0,45794 0,45156 0,4456 vypočíaná[k] 37,607 36,79765 36,33971 35,88815 35,4489 vypočíaná[ C] 54,1107 53,64765 53,18971 5,73815 5,989 41
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Úsek ΔS 46 47 48 49 50 povôdná [ C] 130,573 18,7365 17,1135 15,7013 14,4969 c _ [J/kg.K] 101,13505 101,048 100,91613 100,80896 100,7037 povôdná [ C] 403,4073 401,87365 400,36135 398,87013 397,39969 [K] 1,53367 1,5130 1,491 1,47044 1,44993 vypočíaná[k] 401,87365 400,36135 398,87013 397,39969 395,94976 vypočíaná[ C] 18,7365 17,1135 15,7013 14,4969 1,79976 Úsek ΔS 46 47 48 49 50 povôdná [ C] 5,989 51,85383 51,4090 50,99400 50,57307 c _ [J/kg.K] 445,01838 444,61655 444,033 443,8963 443,44439 povôdná [ C] 35,4489 35,00383 34,57090 34,14400 33,7307 [K] 0,43906 0,4393 0,4689 0,4094 0,41506 vypočíaná[k] 35,00383 34,57090 34,14400 33,7307 33,30800 vypočíaná[ C] 51,85383 51,4090 50,99400 50,57307 50,15800 Vypočíaná eploa vzduchu na výsupe z výmenníku = 1,799 C Odpovedajúca eploa vody na vsupe do výmenníku = 50,158 C oče segmenov n SEG 50 Dĺţka eplo-zmennej plochy výmenníku L nseg. L 50.0,033 1, 650 m (5-) Celková plocha výmenníku S CELK n SEG. S 50.,459 1,950 m (5-3) 4
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Obr.13: Graf priebehu eplô 43
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody eploný rozdiel na vsupe 1 1 7 80 147 C (5-4) eploný rozdiel na výsupe 1 1,799 50,158 7, 641C (5-5) Sredný logarimický spád LN 1 1 ln 147 7,641 105,488 7,641 ln 147 (5-6) epelný výkon Q k. S. 47,141.1,95.105,488 611, k (5-7) CELK LN 534 6. LAKOVÉ SRAY lakové sray výmenníku epla som počíal podľa li. [10] 6.1 laková sraa na srane vzduchu pre súprúdny varian Hodnoy vzduchu podľa li. [1] 3 eploa vzduchu [ C] [ kg/ m ] 7,00 0,83358165 174,66 1,0430474 1,3 1,00396501 ab.8: Husoa vzduchu pre dané eploy Vplyvom nunosi odčíania určiých hodnô z grafu nie je výpoče lakovej sray úplne presný. Rýchlosť vzduchu w 15,91m / s Absolúna drsnosť vnúornej seny rubky k 3.10 5 44
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 omerná drsnosť rubiek rubkový výměník pro ohřev oběhové vody d k 5 3.10 3 1,339.10 0,04 Reynoldsove číslo v. 15,91.0,04 Re d 10536,67 5 3,383.10 omocné výpočové vzťahy hodnô A,B porebné pre určenie súčinieľu renia A,457.ln,457.ln 7 Re 0,9 7 10536,67 1 0,7. 0,9 1 16 0,7.1,339.10 3 16 15,607 (6-1) 16 16 37530 37530 B 67117110,9 (6-) Re 10536,67 Súčinieľ renia 8. 8. 8 Re 1 8 10536,67 1 1 A B 1,5 1 1 1 15,607 67117110,9 1,5 1 1 0,630 (6-3) Miesne sraové súčiniele Vsup vzduchu do rubky 0, 1 5 Výsup z rubky v priamom smere 1 45
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 laková sraa rubkový výměník pro ohřev oběhové vody w p., SR 15,916.1,043. 0,5. 74,00 a,. 1. 1 1,043 0,833 SR L. d 0,630. CELK 1,884 0,04, m. 1,043 0 1. 1,004 SR (6-4) 6. laková sraa na srane vody pre súprúdny varian osup výpoču lakovej sray výmenníku na srane vody podľa li. [4] Hodnoy vody pre srednú eplou. SR 64, 99C Husoa vody 3 980,743 kg/m Vplyvom nunosi odčíania určiých hodnô z grafu, obdobne ako pri výpoče lakovej sray výmenníku na srane vzduchu, nie je výpoče lakovej sray úplne presný. re výpoče lakovej sray je nuné určiť hodnou sraového súčinieľu, korý sa určuje pomocou zovšeobecnených charakerisík. Najprv za pomoci danej pomernej pozdĺţnej rozeče a Reynoldsovho čísla určíme veličinu 0,49 u oom určíme pomocou pomeru pomernej priečnej rozeče a pomernej pozdĺţnej rozeče a Reynoldsovho čísla hodnou veličiny u 0, 375 Sraový súčinieľ u laková sraa 0,49.0,375 0,18375 v 1,89 p. w.. Z 0,18375..980,743.36 5393,33a (6-5) 46
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 6.3 laková sraa na srane vzduchu pre proiprúdny varian Hodnoy vzduchu podľa li. [1] 3 eploa vzduchu [ C] [ kg/ m ] 7,00 0,88930515 175,81 0,9856400 1,79 1,00668000 ab.9: Husoa vzduchu pre dané eploy Vplyvom nunosi odčíania určiých hodnô z grafu nie je výpoče lakovej sray úplne presný. Rýchlosť vzduchu w 15,91m / s Absolúna drsnosť vnúornej seny rubky k 3.10 5 omerná drsnosť rubiek d k 5 3.10 3 1,339.10 0,04 Reynoldsove číslo v. 15,91.0,04 Re d 1057,37 5 3,386.10 omocné výpočové vzťahy hodnô A,B porebné pre určenie súčinieľu renia A,457.ln,457.ln 7 Re 0,9 7 1057,37 1 0,7. 0,9 1 16 0,7.1,339.10 3 16 15,606 (6-6) 47
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody 16 16 37530 37530 B 680671850,580 (6-7) Re 1057,37 Súčinieľ renia 8. 8. 8 Re 1 8 1057,37 1 1 A B 1,5 1 1 1 15,606 680671850,580 1,5 1 1 0,69 (6-8) Miesne sraové súčiniele Vsup vzduchu do rubky 0, 1 5 Výsup z rubky v priamom smere 1 laková sraa w p., SR 15,916.0,985. 0,5. 5977,73 a,. 1. 1 0,985 0,889 SR L. d 0,69. CELK 1,650 0,04, m. 0,985 0 1. 1,006 SR (6-9) 6.4 laková sraa na srane vody pre proiprúdny varian osup výpoču lakovej sray výmenníku na srane vody podľa li. [4] Hodnoy vody pre srednú eplou. SR 65, 079C Husoa vody 3 980,696 kg/m Vplyvom nunosi odčíania určiých hodnô z grafu, obdobne ako pri výpoče lakovej sray výmenníku na srane vzduchu, nie je výpoče lakovej sray úplne presný. re výpoče lakovej sray je nuné určiť hodnou sraového súčinieľu, korý sa určuje pomocou zovšeobecnených charakerisík. 48
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Najprv za pomoci danej pomernej pozdĺţnej rozeče a Reynoldsovho čísla určíme veličinu 0,49 u oom určíme pomocou pomeru pomernej priečnej rozeče a pomernej pozdĺţnej rozeče a Reynoldsovho čísla hodnou veličiny u 0, 375 Sraový súčinieľ u laková sraa 0,49.0,375 0,18375 v 1,89 p. w.. Z 0,18375..980,696.36 5393,584a (6-10) 7. VÝOČE GEOMERICKÝCH ARAMEROV HRDIEL 7.1 Výpoče vsupného hrdla na srane vody Vsupné paramere eploa vody 1 C lak vody p 5Bar Husoa vody 3 1 988,080kg/ m 3 3 Objemový prieok 4,907.10 kg m M 1 / Vsupná rýchlosť v 1,8 m / s rierez vsupného hrdla vody S 1 M 4,907.10 1 10 v 1,8 3 1 3,76. m (7-1) 1 riemer vsupného hrdla vody 3 4S1 4.,76.10 DHR, 1 0, 0589 m (7-) 49
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Na základe vypočíaného priemeru vsupného hrdla vody volím najbliţšiu vyššiu normalizovanú prírubu hrdla DN 65. Vnúorný priemer normalizovanej príruby DN 65 je D HR 1, VNU 0, 0703m. Väčší priemer hrdla spôsobí zmenu vsupnej rýchlosi, korá klesne. Zmena prierezu vsupného hrdla vody S. D HR1, VNU.0,0703 1, NOVY 0, 00388 4 4 m (7-3) Zmena vsupnej rýchlosi vody 3 M 1 4,907.10 v 1, NOVA 1,64m / s S 0,00388 1, NOVY (7-4) 7. Výpoče výsupného hrdla na srane vody Výsupné paramere eploa vody 80C lak vody p 4, 95Bar Husoa vody 3 971,978835 kg/ m 3 3 Objemový prieok 4,304.10 kg m M / Vsupná rýchlosť v 1,8 m / s rierez výsupného hrdla vody S M 4,304.10 10 v 1,8 3 3,391. m (7-5) riemer výsupného hrdla vody 3 4S 4.,391.10 DHR, 0,055 m (7-6) 50
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Na základe vypočíaného priemeru výsupného hrdla vody volím najbliţšiu vyššiu normalizovanú prírubu hrdla DN 65. Vnúorný priemer normalizovanej príruby DN 65 je D HR, VNU 0, 0703m. Väčší priemer hrdla spôsobí zmenu výsupnej rýchlosi, korá klesne. Zmena prierezu výsupného hrdla vody S. D HR, VNU.0,0703, NOVY 0, 00388 4 4 m (7-7) Zmena výsupnej rýchlosi vody 3 M 4,304.10 v, NOVA 1,109m / s S 0,00388, NOVY (7-8) 7.3 Výpoče vsupného hrdla na srane vzduchu Vsupné paramere eploa vzduchu 7 C lak vzduchu p 1, 3Bar 1 Husoa vzduchu 3 1 0,889kg/ m 3 Objemový prieok M 6,490m / s 1 Vsupná rýchlosť v 30m / s rierez vsupného hrdla vzduchu S M 6,490 1 0,16 v 30 1 1 m (7-9) 1 riemer vsupného hrdla vzduchu 4S 1 4.0,16 DHR, 1 0,55 m (7-10) Na základe vypočíaného priemeru vsupného hrdla vody volím najbliţšiu vyššiu normalizovanú prírubu hrdla DN 600. Vnúorný priemer normalizovanej príruby DN 600 je D HR 1, VNU 0, 5958m. Väčší priemer hrdla spôsobí zmenu vsupnej rýchlosi, korá klesne. 51
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 Zmena prierezu vsupného hrdla vzduchu rubkový výměník pro ohřev oběhové vody S. D HR1, VNU.0,5985 1, NOVY 0, 79 4 4 m (7-11) Zmena vsupnej rýchlosi vzduchu v M 1 6,490 3,80m s (7-1) S 0,79 1, NOVA / 1, NOVY 7.4 Výpoče výsupného hrdla na srane vzduchu Výsupné paramere eploa vzduchu 1, 79C lak vzduchu p 1, 95Bar Husoa vzduchu 3 1,149 kg/ m 3 Objemový prieok M 5,00m / s Výsupná rýchlosť v 3,8m / s rierez výsupného hrdla vzduchu S M 5,00 0,15 v 3,8 m (7-13) riemer výsupného hrdla vzduchu 4S 4.0,15 DHR, 0,54 m (7-14) Na základe vypočíaného priemeru výsupného hrdla vody volím najbliţšiu vyššiu normalizovanú prírubu hrdla DN 600. Vnúorný priemer normalizovanej príruby DN 600 je D HR, VNU 0, 5958m. Väčší priemer hrdla spôsobí zmenu vsupnej rýchlosi, korá klesne. Zmena prierezu výsupného hrdla vzduchu S. D HR, VNU.0,5958, NOVY 0, 78 4 4 m (7-15) 5
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Zmena výsupnej rýchlosi vzduchu v M 5,00 18,007m s (7-16) S 0,78, NOVA /, NOVY 53
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 8. ZÁVER rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Cieľom diplomovej práce bolo navrhnúť a vypočíať rubkový výmenník vzduch voda podľa zadaných a zvolených hodnô. Jedná sa o neypický, zriedkavý varian rubkového výmenníku s prúdením vzduchu vo vnúri rubiek. Realizoval som epelný výpoče dvoch varianov výmenníkov epla z hľadiska vzájomného smeru prúdenia eplonosných médií a o pre kríţový súprúd a proiprúd. riebehy zmien eplô oboch varianov sú na základe abuliek spracované do prehľadných grafov. Oba variany sú kruhového prierezu s vysriedaným usporiadaním rubiek a prúdením vody medzi rubkami a prepáţkami. Ako výhodnejší varian podľa predpokladu lepšieho vyuţiia eploného spádu vychádza výmenník epla s kríţovým proiprúdom, korý je kraší, čo z hľadiska úspory maeriálu ovplyvňuje ekonomickú náročnosť a návranosť konšrukcie výmenníku. akiso som pre obidva variany vypočíal lakové sray na srane vzduchu a vody a vypočíal a navrhol rozmery vsupných a výsupných hrdiel akiso na srane vzduchu a vody s ohľadom na normalizované prvky. 54
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 Zoznam použiej lieraúry rubkový výměník pro ohřev oběhové vody [1] Firemné maeriály ALSOM ower, s.r.o., ALSOM Group [] MAREŠ R., ŠIFNER O., KADRNOŢKA J.: abulky vlasnosí vody a páry podle průmyslové formulace IAS - IF97, VUIUM Brno, 1999 [3] DLOUHÝ.: Výpočy kolů a spalinových výměníků, ČVU, 00 [4] KADRNOŢKA J. - OCHRANA L.: eplárensví, ISBN 80-704--X, Akademické nakladaelsví CERM, s.r.o. Brno, 001 [5] BUDAJ F.: arní kole odklady pro epelný výpoče, 4.vyd. Vysoké učení echnické v Brně, 199 [6] AVELEK M.: ermomechanika, skripa VU, 3.vyd. Vysoké učení echnické v Brně 003, 84 s., ISBN 80-14-409-5 [7] ČERNÝ V.: echnický průvodce 3 : arní kole, 1. vyd. SNL 1983, 864 s., L1-E1- IV-41/601 [8] SEHLÍK., KOHOUEK J., NĚMČANSKÝ J. : epelné pochody výpoče výměníku epla, skripa VU, Vysoké učení echnické v Brně 1991, ISBN 80-14- 0363- [9] JÍCHA M.: řenos epla a láky, Akademické nakladaelsví CERM, s.r.o. Brno, 001, ISBN 80-14-09-4 [10] KRBEK J. OLESNÝ B. FIEDLER J.: Srojní zařízení epelných cenrál návrh a výpoče, C DIR, 1999 [11] KRBEK J. OCHRANA L. - OLESNÝ B.: růmyslová energeika, C DIR, 1996 [1] BARSCH H.-J., Maemaické vzorce, SNL raha, 1987 [13] hp://www.spsko.cz/documens/mec_kraochvil/ermomechanika_iner NE_DOC/18_Vymeniky_epla.pdf 55
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Zoznam použiých symbolov Značka Názov Jednoka c p Merná epelná kapacia [J/kg.K] D Vonkajší priemer [m] d Vnúorný priemer [m] k Súčinieľ presupu epla [/m.k] k Absolúna drsnosť vnúornej seny rubky [m] L Dĺţka [m] M Hmonosný prieok [kg/s] M Objemový prieok [m 3 /s] n oče rubiek [-] Nu Nusselovo číslo [-] p lak [a] r randlovo číslo [-] Q epelný výkon [] R Odpor proi presupu epla [m.k/] Re Reynoldsovo číslo [-] S locha [m ] S rierez [m ] s Rozeč rubiek [m] eploa [K] eploa [ C] Hrúbka plechu [m] w Rýchlosť [m/s] a Súčinieľ presupu epla [/m.k] Ø riemer [m] e omerná drsnosť rubiek [-] l Súčinieľ epelnej vodivosi [/m.k] l Súčinieľ renia [-] m Dynamická viskozia [kg/m.s] n Kinemaická viskozia [m /s] x Sraový súčinieľ [-] p Ludolfovo cislo [-] r Husoa [kg/m 3 ] 56
Roman Novoný EU FSI VU v Brne 009 rubkový výměník pro ohřev oběhové vody Zoznam použiých indexov 1 Vsup Výsup Voda Vzduch OC Oceľ R rubky SR Sredný R revádzkový SEG Segmeny LN Logarimický HR Hrdlo VNU Vnúorný NOVY Nový L lášť ÚS Úseč RIEM riemerný Zoznam výkresovej dokumenácie ROJEKČNÝ NÁVRH -5O/1-01 57