VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ NÁVRH VÝMĚNÍKU TEPLA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkript

1 YOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ BRNĚ BRNO UNIERITY OF TECHNOLOGY FAKULTA TROJNÍHO INŽENÝRTÍ ENERGETICKÝ ÚTA FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INTITUTE NÁRH ÝMĚNÍKU TEPLA HEAT EXCHANGER DEIGN BAKALÁŘKÁ PRÁCE BACHELOR' THEI AUTOR PRÁCE AUTHOR EDOUCÍ PRÁCE UPERIOR MARTIN LOUKOTA Ig. MAREK BALÁŠ, Ph.D. BRNO 05

2

3 ysoké učeí echické v Brě, Fakula srojího ižeýrsví Eergeický úsav Akadeický rok: 04/05 ZADÁNÍ BAKALÁŘKÉ PRÁCE sude(ka): Mari Loukoa kerý/kerá suduje v bakalářské sudijí rograu obor: Eergeika, rocesy a živoí rosředí (904R0) Řediel úsavu á v souladu se zákoe č./998 o vysokých školách a se udijí a zkušebí řáde UT v Brě určuje ásledující éa bakalářské ráce: v aglické jazyce: Návrh výěíku ela Hea exchager desig ručá charakerisika robleaiky úkolu: Nálí bakalářské ráce je ávrh rubkového výěíku ela ro ředehřev vraé vody do kole ele sali. Koel sořebovává 55 kg aliva za hodiu a výsuí eloa sali je 0 C. Bude ředehříváo /hod vody jejíž vsuí eloa je 50 C. Požadovaá eloa vody je 60 C. Palive je srková dřeví šěka. Cíle bakalářské ráce: / výoče ožsví ořebého salovacího vzduchu a ožsví a složeí sali / ávrh rubkového výěíku / výkresová dokueace

4 eza odboré lieraury: Baláš, M.: Kole a výěíky ela. kria UT v Brě,. vydáí, 0, IBN ehlík, P.: Teelé ochody - ýoče výěíků ela. kria UT Bro, 99. IBN edoucí bakalářské ráce: Ig. Marek Baláš, Ph.D. Terí odevzdáí bakalářské ráce je saove časový láe akadeického roku 04/05. Brě, de L.. doc. Ig. Jiří Posíšil, Ph.D. Řediel úsavu doc. Ig. Jaroslav Kaolický, Ph.D. Děka fakuly

5 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa ABTRAKT Tao bakalářská ráce se zabývá ávrhe rubkového výěíku ela ro ředehřev vraé vody do kole. Práce obsahuje ois, rozděleí a ožadavky rubkových výěíků ela, sechioerické výočy, ávrh geoerických rozěrů, výoče lakových zrá a výkou výěíku. oučásí ráce je aké výkresová dokueace avržeého výěíku. Klíčová slova ýěík ela, řeos ela, laková zráa, eloosé édiu, saliy, voda ABTRACT This bachelor hesis deals wih desig of ube hea exchager for rehea he reur waer o he boiler. Thesis coais descriio, disribuio ad requirees of he ube hea exchagers, soichioeric calculaio, geoerical diesios desig, ressure loss ad heral erforace calculaio. Thesis also icludes drawigs of he desiged exchager. Keywords Hea exchager, hea rasissio, ressure loss, hea rasfer ediu, flue gas, waer

6 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Bibliografická ciace LOUKOTA, M. Návrh výěíku ela. Bro: ysoké učeí echické v Brě, Fakula srojího ižeýrsví, s. edoucí bakalářské ráce Ig. Marek Baláš, Ph.D.

7 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Česé rohlášeí Tío rohlašuji, že jse bakalářskou ráci a éa Návrh výěíku ela vyracoval saosaě, od dozore vedoucího bakalářské ráce Ig. Marka Baláše, Ph.D., za oužií odboré lieraury a iforačích raeů, keré jse uvedl v sezau oužié lieraury. Brě, de 8. kvěa 05. Mari Loukoa

8 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Poděkováí Tío bych chěl oděkova vedoucíu bakalářské ráce Ig. Marku Balášovi, Ph.D., za odboré vedeí, ochou a užiečé kozulace, keré i oohli ři vyracováí éo bakalářské ráce. Dále bych chěl oděkova celé své rodiě za odoru běhe sudia.

9 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa OBAH. ÚOD ÝMĚNÍKY TEPLA..... Základí ožadavky Požadavky a výěíky Požadavky a eloosé láky..... Rozděleí výěíků Podle racovího ochodu Podle účelu oužií Podle zůsobu řeosu ela Podle syslu rouděí Podle kosrukčího řešeí výhřevé lochy Podle kobiace eloosých édií Trubkový výěík Tyy rubkových výěíků Trubkový výěík se šrouboviě viuýi rubkai Člákový výěík lásekový výěík s U rubkai Plášťový rubkový výěík ela s rovýi rubkai NÁRH ÝMĚNÍKU Zadáí výoču výěíku ýoče růoků édií ýoče objeového ožsví vzduchu ýoče objeového ožsví a složeí sali..... Bilace výěíku Trubkový rosor oučiiel řesuu ela v TP Tlaková zráa v TP Mezirubkový rosor egeové řeážky oučiiel řesuu ela v MP Tlaková zráa v MP ýsledý výko výěíku Paraery avržeého výěíku ZÁĚR EZNAM POUŽITÉ LITERATURY EZNAM ZKRATEK A YMBOLŮ EZNAM PŘÍLOH

10 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa. ÚOD Přeos ela ezi dvěa oříadě i více lákai v deší době zaujíá velkou roli v růzých růyslových odvěvích, jako jsou faraceuický, oraviářský, cheický růysl ebo eergeika. Proces řeosu ela realizuje výěík ela, kdy jeho úkole je zabezeči realizaci echologických rocesů vyžadující ohřev ebo chlazeí racovího édia ředáváí eelé eergie oocí roudících eloosých láek. Z důvodu oho, že výěíky ela jsou široce oužíváy v růzých růyslových oblasech, vziká čí dál věší důraz kladeý a ožadavky výěíku, kdy hlaví a solečý ožadavke je co ejúčiější řeos ela. Mezi další ožadavky aří cea, kerá je sjaa s ořizovacíi a rovozíi áklady, obilia a koakos, kerá ovlivňuje hoos a rozěry výěíku, dále co eješí laková zráa a co ejvěší solehlivos za rovozu. Proo ro srávou volbu yu výěíku usíe brá ohled a o, do jakého rocesu bude zařaze a s jakýi édii a v jakých odíkách bude racova. Cíle éo ráce je avrhou rubkový výěík ro ředehřev /h vraé vody do kole ele uvolěý ze salováí a výoče ožsví salovacího vzduchu a ožsví a složeí sali, ři salováí 55 kg/h srkové dřeví šěky. 0

11 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa. ÝMĚNÍKY TEPLA ýěík ela je aará uožňující růběžé ebo řerušovaé ředáváí eelé eergie oocí eloosých édií z elejšího édia édiu chladějšíu. Pracoví láky řio ůžou bý v kaalé ebo lyé savu a současě ohou bý v jedé ebo ve dvou fázích. Kosrukce eelých výěíků vychází ve věšiě říadů z faku, aby edocházelo ke koaku ezi eloosýi lákai. Z ohoo důvodu řeos eelé eergie robíhá řes elosěou erousou lochu, kerá ůže abýva ejrůzějších varů ař. sirála, deska ebo rubkovice a i aeriálů ař. ocel, erez ebo las. Tvar i druh oužiého aeriálu ro elosěou lochu disouje svýi klady a záory u daého yu výěíku, keré usíe ři volbě výěíku zohledi. aoý řeos ela robíhá řei základíi echaisy. edeí (kodukcí), kovekcí (rouděí) a radiací (zářeí). raxi dochází k uvedeý zůsobů rasoru ela saosaě je ojediěle a ve věší íře se sekáváe s í, že jede y řeosu je dorováze další a í áde á vzikají růzé kobiace řeosu ela. [] [] [].. Základí ožadavky Chcee-li dosáhou ávrhu výěíku ela s co ejiezivější řesue eelé eergie a zároveň, chcee-li se okusi zachova ízké ekooické hledisko, esíe ooeou ásledující ožadavky, jak a saoé výěíky, ak a eloosá édia.... Požadavky a výěíky Ideálí výěík ela by ěl slňova ěkolik ožadavků, keré jsou však časo roichůdé, a roo usíe vždy zvoli oiu ro daý rovoz. Jsou o: co eješí - rozěry, - hoos, - cea, co eješí lakové zráy (čerací ráce), axiálí solehlivos v rovozu. Neláovaé odsaveí výěíku ela z rovozu ůže zůsobi velké fiačí zráy, a roo je klade velký důraz a solehlivos, kerá je závislá hlavě a iiálí oruchovosi, jedoduché údržbě a ožosi sadých orav výěíku. Tyo aseky jsou zahruy v kosrukčí řešeí a echologii výroby. Požadavky ýkající se rozěrů, hoosi, cey a lakové zráy jsou jedozačě roichůdé, roože ři zešeí lakové zráy se zvěší rozěry výsledého výěíku, a roo je ué aléz ideálí korois ezi ěio ožadavky. []

12 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa... Požadavky a eloosé láky Ideálí eloosé édiu by ělo slňova ásledující ožadavky: velká ěrá eelá kaacia, vysoký součiiel eelé vodivosi a řesuu ela, vhodá hraice ezi eloou varu a lake, ízká viskozia (alá laková zráa ři rouděí), ízká agresivia vedoucí ke korozi zařízeí, zdravoí ezávados, dosaečý výsky, ízká cea. Nejlée yo ožadavky slňují v orálích říadech voda a vodí ára, icéě i ao édia s sebou esou určiá zevýhoděí a o z oblasi koroze aeriálu, další edosake je vorba solí obsažeých ve vodě, keré zůsobují áosy a výhřevé loše a y zaezují řesuu ela. Dále ak vzah ezi eloou varu a lake, kdy v syséu usíe eusále udržova dosaečý lak, aby ři daé racoví eloě edocházelo k varu kaaliy a vziku áry. Při zařazeí áry jako eloosé láky klesají ivesičí i rovozí áklady sojeé s oběhový čeradle, keré zde oroi vodě zařazeo eí, roože ára roéká výěíke a úkor své lakové zráy, avšak již zíěý okles laku je evýhodou v eláreské rovozu, kde se rojeví úbyke elekrické eergie, kerý je zůsobe sížeí ealického sádu ři exazi. Mezi další výhody aří leší lokalizace eěsosí a oruchových ís, ež u vody, icéě hoosí úik áry ěio eěsosi je velký a úrava vody a výrobu áry ákladá, roo usíe dobře zváži, jaké ediu zvolíe. Pro řeos ela s vysokou eloou do 900 C se v eergeice oužívají ekué kovy s vysokou eelou kaaciou a dobrou eelou vodivosí, ezi keré aří ař. sěs sodíku a draslíku. Provoz je však soje s jisýi robléy, roože yo sěsi ař. ři odsávce zařízeí a jeho ochlazeí rychle uhou, je edy ué včasé vyušěí sěsi z daého okruhu. Další roblée je vzik eěsosí, keré zvěšují riziko havárie zařízeí, roože sodík s vodou iezivě reaguje rudký zahořeí. Média jako vzduch, saliy oříadě jié lyy se a řeos ela oc ehodí, z důvodu jejich ízké ěré eelé kaaciě, ízké eelé vodivosi i šaéu součiieli řesuu ela. říadě jejich zařazeí do syséu usíe řede očía s velkýi objeovýi oky a aké s věší výhřevou lochou výěíku. olba eloosé láky eí vůbec jedoduchá, a roo o volbě ve věšiě říadů rozhoduje ekooická rozvaha o alezeí iia ivesičích a rovozích ákladů a ředesaou jedoku eelé eergie. [] []

13 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.. Rozděleí výěíků Následující rozděleí výěíků odle zdroje [] [] [5].... Podle racovího ochodu a) Rekueračí - Ohřívající i ohřívaé édiu ají ekuý charaker a jsou odděley erousou sěou, kerá zaezuje koaku ezi ěio édii, í áde hovoříe o zv. eříé výěíku ela. - Prosu ela je charakerizová vedeí a rouděí. Obr. Rekueračí výěík [] b) Regeeračí - Média sřídavě vékají do řede vyezeého rosoru, kde ohřívající édiu ředává elo akuulačíu rvku, odkud je ásledě ohříváo ohřívající édiu. Při oo řeosu eelé eergie usíe řede očía s čásečý koake obou edií a jejich síseí. Obr. Regeeračí výěík [] c) Koakí - Koakí výěík je jedí z ředsavielů zv. říých výěíků ela, kdy eje láky účasící se řeosu eelé eergie ohou bý v růzých fázích, ale aké solu řicházejí do koaku za ředokladu, že se vzájeě eroíchají. Obr. Koakí výěík []

14 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa d) ěšovací - Dochází zde ke říéu syku ohřívacího a ohřívaého édia a vziku hoogeí sěsi. Obr. 4 ěšovací výěík []... Podle účelu oužií a) Ohříváky zvyšováí eloy ohřívaého édia bez zěy fáze b) Chladiče sižováí eloy ochlazovaého édia bez zěy fáze c) ýaríky a odarky zahříváí kaalého édia se zěou fáze (kaalia - ára) d) Kodezáory se zěou fáze ochlazováí (kodezace) elejšího édia a kaalou fázi e) Přehříváky vyvářey ro zvyšováí eloy syé/řehřáé áry f) ušáry dodáváí ela sižujee vlhkos láky v evé fázi g) Terické odlyňováky vody vylučováí ohlceých lyů obsažeých ve vodě oocí ohřevu a elou varu, kdy ohřev vody je uskuečě věšiou árou h) Tělesa úsředího vyáěí ohřev vody za účele zvyšováí eloy okolího vzduchu... Podle zůsobu řeosu ela a) Kovekčí řeos eelé eergie ředevší kovekcí a riciu roícháí čási édia s čásí jiého édia roudící lákou. Rozlišujee řirozeou kovekci, kdy je ohyb édia zcela závislý a rozdílu huso a uceou kovekci, kdy je ohyb úlě ebo čásečě závislý a ůsobeí vějších vlivů ař. (čeradlo). a) álavé řeos eelé eergie je uskuečňová oocí elekroageického vlěí, z velké čási sáláí. a) Kobiovaé u řeosu ela kobiovaý zůsobe dochází k ředáváí ela rouděí i sáláí. 4

15 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa..4. Podle syslu rouděí a) ouroudé - rovoběžé sěry roudů ohřívajícího a ohřívaého édia roudící ve sejé sěru b) Proiroudé - rovoběžé sěry roudů ohřívajícího a ohřívaého édia roudící v oačých sěrech c) Křížové - ioběžé sěry os roudů, kdy v kolé růěu solu svírají úhel 90 d) e šiký vzájeý roude - ioběžé sěry os roudů, kdy v kolé růěu solu svírají úhel věší ebo eší ež 90 e) íceásobě souroudé, roiroudé a křížové rouděí f) kobiovaý rouděí Obr. 5 Prouděí ve výěících [] a) souroud, b) roiroud c) křížový roud d) šiký roud e) g) kobiovaé rouděí..5. Podle kosrukčího řešeí výhřevé lochy a) Bubové b) Deskové c) Trubkové d) vazkové e) Šroubové f) Žebrové..6. Podle kobiace eloosých édií a) Kaaliové - voda voda b) Plyé - ára vzduch, saliy vzduch, saliy ára c) Kobiovaé - ára voda, ára olej, saliy voda 5

16 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.. Trubkový výěík Mezi kosrukčě ejjedodušší a zároveň ejsarší yy výěíků ela se řadí lášťové výěíky s rovýi rubkai, keré aří do skuiy rekueračích výěíků. Tyo výěíky se skládají z vějšího lášě oařeého dvěa víky, kerá jsou šrouby sojea s lášě a rubkovici uviř výěíku Obr. 6. aoá rubkovice je řievěa k láši a oařea hladkýi ebo žebrovaýi rubkai, keré jsou do rubkovice zaválcováy ebo zavařey a voří zv. rubkový svazek, kerý realizuje lochu ro řeos ela ezi racoví lákou Obr. 7. ezirubkové rosoru se ve věšiě říadů acházejí řeážky ejčasěji segeové ebo kocerické Obr. 8, keré zrychlují ohyb édia a rodlužují jeho rajekorii, číž zlešují řesu ela. Další fukce řeážek sočívá v odeřeí jedolivých rubek a eliiaci růhybů a vibrací. [] [] Obr. 6 Plášť výěíku s víky [9] Obr. 7 Trubkový svazek [7] Obr. 8 Plášťový rubkový výěík ela s řeážkai [8] a) segeovýi; b) kocerickýi 6

17 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.4. Tyy rubkových výěíků.4.. Trubkový výěík se šrouboviě viuýi rubkai Na Obr. 9 je zázorěo riciiálí schéa rekueračího výěíku se šrouboviě viuýi rubkai, kdy rubky ohoo výěíku ohou bý vedey v jedé ebo více řadách s ovrche hladký ebo žebrovaý. Žebrováí á zvěšuje elosěou lochu a ůže bý realizováo uviř i vě rubky. Mezi hlaví výhody aří relaivě jedoduchá výroba a skuečos využií čisého roiroudu ři zachováí říčého obékáí rubek a vější sraě, což ovlivňuje řesu ela a í áde i rozěry výěíku. Nevýhodu ředsavují oravy, kdy ři oruše a viué rubce jse ucei ji celou vyěi. [] Obr. 9 Trubkový výěík se šrouboviě viuýi rubkai [6].4.. Člákový výěík Další rozšířeý ye výěíku je člákový rubkový výěík ebo zv. výěík rubka v rubce, kerý je scheaický zázorě a Obr. 0. Jedá se o souroudý výěík s odélý oýváí vějšího ovrchu. ýhody u ohoo yu výěíku jsou dobré echaické čišěí, jedoduchá výroba a oravielos. Nevýhodu ředsavují eloí dilaace, a roo ohoo yu výěíku využíváe v alikacích s ižší eloí rozdíle obou racovích láek. [] Obr. 0 Člákový výěík [6] 7

18 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.4.. lásekový výěík s U rubkai Mezi začě rozšířeé výěíky aří rekueračí vlásekové výěíky s U rubicei, kerý je zázorě a Obr.. Předosí ěcho výěíků je volos rubkového svazku vůči eloí dilaací, ízká hoos, koakos rubkového svazku a ožos užií rubek veli alých růěrů. [] Obr. lásekový výěík s U rubkai [6].4.4. Plášťový rubkový výěík ela s rovýi rubkai Pro axiálí využií výhod rubkového výěíku ela s rovýi rubkai, kerý je scheaicky zázorě a Obr. íže, usíe řeši roblé ohledě eloích dilaací lášě a rubkového svazku. Máe ěkolik varia koezací ěcho délkových zě viz. Obr.. Koezace ucávkou eaří k ejužívaější řešeí z důvodů složiosi ucávky a udržováí. Časěji oužíváe ři věších eelých ocích koezaci lášě ružý zvlěí s lovoucí hlavou. [] Obr. Plášťový rubkový výěík ela s rovýi rubkai [6] 8

19 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Obr. chéa rekueračích výěíků ela s říýi rubkai [8] a) koezace ucávkou b) koezace ružý vlěí c) koezace s lovoucí hlavou 9

20 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa. NÁRH ÝMĚNÍKU ýoče výěíku byl rovede odle ásledující lieraury [] [] []... Zadáí výoču výěíku Navrhovaý výěík je ro édia saliy/voda, kdy vycházíe ze zadaých hodo. suí eloa sali 0 C Hoosí ok aliva M & 55 kg/h Objeový ok vody & v /h suí eloa vody 50 C ýsuí eloa vody 60 C v Dále ořebujee zá rvkové složeí aliva a suchého vzduchu. Prvek C r r H r O r N r H O A r % 44,6 5,4 8,4 0, 0,0 0,47 Tab. Prvkové složeí aliva (srková dřeví šěka) [] Prvek O N Ar CO % 78,05 0,9 0,0 Tab. Prvkové složeí suchého vzduchu [].. ýoče růoků édií suí i výsuí eloy a sraě vody jsou záé, sejě ak objeový růok vody, již z ěcho hodo jse schoi urči výko výěíku, ale ro určeí výsuí eloy sali usíe ejrve vyočía ořebé ožsví salovacího vzduchu a ásledě ožsví a složeí vziklých sali.... ýoče objeového ožsví vzduchu Nejrve je ořeba urči iiálí ožsví vzduchu, keré je ué ro dokoalé sáleí kg aliva. Too ožsví ůžee urči souče ořeb O jedolivých hořlavých složek aliva. Plaí eda vzah ro iiálí (eoreickou) objeovou ořebu kyslíku. O O i i,9 00,9 00 C +,0 44,6,0 + H 4,0 5,4 4,0 O +,0 + 0,0,0 8,4 [ / kg ] 0,868 / kg (..) 0

21 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Při záé eoreické ořebě kyslíku a ze záého objeového složeí suchého vzduchu ůžee urči iiálí ořebu suchého vzduchu ři dokoalé sáleí kg aliva odle vzahu. Z i [ / kg] 00 O i 00 0,868 4,086 Z i / kg (..) e skuečosi aosférický vzduch vždy obsahuje určié ožsví vodí áry, kerá á za ásledek zvěšeí objeu vzduchu. Kocerace éo vodí áry je závislá a eloě, laku a relaiví vlhkosi vzduchu. Při výoču usíe uo vlhkos zohledi, a roo zavádíe fakor vyjadřující oěré zvěšeí objeu suchého vzduchu ři daé relaiví vlhkosi a eloě vzduchu. f + H O ϕ + 00 C '' ϕ '' (..) Při výočech ro běžé kliaické odíky je ožo voli f,06, což odovídá řibližé relaiví vlhkosi 70 % a eloě 0 C. Miiálí objeová ořeba vlhkého vzduchu ři dokoalé sáleí kg aliva je oo dáa vzahe. Z i Z i f Z i [ / kg],06 4,086 4,766 / kg (.4.) Pro skuečý objeový růok vlhkého vzduchu usíe uo iiálí objeovou ořebu vlhkého vzduchu řeočía z orálích fyzikálích odíek a jiou elou a lak, řeoče vylývá ze savových rovic. Dále usíe zohledi ožsví salovaého aliva M v 55 kg/h a řebyek salovacího vzduchu α, kerý je v oo říadě rove,7. & & Z Z Z i α vz + 7,5 0,05 M& 7, ,5 0,05 4,766,7 7,5 0,05 vz v [ / s] 0,84 / s (.5.)

22 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa... ýoče objeového ožsví a složeí sali Za ředokladu, že saliy obsahují CO, O, N a A r, keré vzikou jako roduk ři dokoalé sáleí kg aliva, ůžee ro výoče iiálího ožsví suchých sali ouží vzah. P i + + P i CO i O i N i + Ar i [ / kg] 0, , , ,078 4,075 / kg (.6.) Miiálí ožsví oxidu uhličiého,6 C CO i + 0,000 Z 00,0 CO i, ,6,0 i [ / kg] + 0,000 4,086 0,879 / kg (.7.) Miiálí ožsví oxidu siřičiého,89 O i,06 O i [ / kg],89 0,0 0, ,06 00 / kg (.8.) Miiálí ožsví dusíku,4 N N i + 0, ,0 N i,4 00 0, 8,0 Z i [ / kg] + 0,7805 4,086,094 / kg (.9.) Miiálí ožsví argou Ar i Ar i 0,009 Z i [ / kg] 0,009 4,086 0,078 /kg (.0.) H H Miiálí ožsví vodí áry z hořlaviy v alivu, vlhkosi aliva a salovacího vzduchu 44,8,4 r O i H + W + ( f ) Z i [ / kg] 4,0 8,05 (..) 44,8,4 O i 0, , + (,06 ) 4,086 0,809 / kg 4,0 8,05 Miiálí eoreický obje vlhkých sali P i + P i P i H O i 4, ,809 4,879 [ / kg] / kg (..)

23 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Pro skuečý objeový ok sali laí vzah & & P P P i s + 7,5 05 M& 7, ,5 05 4,879 7,5 05 s v [ / s] 0,065 / s (..) Abycho ohli urči ěkeré vlasos sali, ořebujee zá jejich řesé výsledé složeí. ložeí suchých sali již áe určeo. Tyo výočy ovše ezahrují řebyek vzduchu a vlhkos ve saliách, roo ro výoče jedolivého zasoueí složek ve saliách oužijee vzahy. [] CO CO [ / kg] 0,0 CO i + ( α ) Z i 00 0,0 0,879 + (,7 ) 4,086 0, / kg (.4.) O O + ( α ) O i , (,7 ) Z i 0 00 [ / kg] 4,086 0, / kg (.5.) N N + ( α ) [ / kg] 78,05 N i Z i 00 78,05,094 + (,7 ) 4,086 5, / kg (.6.) Ar Ar H O H O [ / kg] 0,9 Ar i + ( α ) Z i 00 0,9 0,078 + (,7 ) 4,086 0, O O [ / kg] ( α ) Z i 00 (,7 ) 4,086 0, ( α ) H O i 0,809 + (,7 ) ( f ) [ / kg] Z i / kg / kg (,06 ) 4,086 0,8499 / kg (.7.) (.8.) (.9.)

24 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Dále ořebujee objeový zloek jedolivých složek sali. a) Objeový zloek -é složky x (.0.) s M je olárí hoos -é složky sali odle Tab., ve keré je i výsledé složeí vziklých sali. v [ /kg] x [-] x [%] M [g/ol] CO 0,8874 0,06 0,6 44,0 O 0, , , ,06 N 5,4557 0,699 69,9 8,0 Ar 0,0649 0,0084 0,84 9,944 H O 0,8499 0,089 0,89 8,05 O 0,604 0, ,745 Tab. ložeí sali.. Bilace výěíku Základe eelého výoču výěíku jsou dvě rovice. Rovice eelé bilace a rovice rosuu ela. Rovice eelé (výkoové) bilace vylývá ze zákoa zachováí eergie, kdy eelý říko řiváděý elejší racoví lákou do výěíku Q & se usí rova eeléu výkou řeeseéu do chladější racoví láky Q &. [] Q& b M& c ( ) M& c ( ) Q& k L b l c l [ kw ] [ kw ] (..) Požadovaý výko výěíku ůžee sočía již ze zadaých araerů a sraě vody odle ředchozího vzahu a záých abulkových hodo dle Tab. 4. ( 60 50), kw Q & M & c ) 0, (..) ( M& & v ρ 985,7 0,78 kg / s (..) 600 Měrá eelá kaacia c a husoa ρ vody je určea ro sředí elou C (.4.) [ C] c [kj/kg*k] ρ [kg/ ] H O 4,79 985,7 Tab. 4 lasosi vody ro elou 55 C [0] 4

25 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Máe li vyočeý ožadovaý výko výěíku, ůžee úravou rovice (..) urči výsuí elou sali. Nejrve usíe urči vlasosi sali a o jejich husou ρ a ěrou eelou kaaciu c. Husou sali určíe souče huso jedolivých složek sali a jejich objeový zasoueí, kdy husoy é složky jsou v Tab. 5. ρ ρ + x (,789 0,0084) + (,9768 0,06 ) + (,96 0, ) ( 0,8058 0,089 ) + (,98 0,07745) + (,505 0,699),869 kg / + (.5.) A r CO O vodí ára suchý vz. N ρ (Kg/),789,9768,96 0,8058,98,505 Tab. 5 Husoy složek sali [4] Měrá eelá kaacia sali c se určí souče ěrých eelých kaaci složek sali a jejich objeový zasoueí, kdy ěré eelé kaaciy é složky sali jsou v Tab. 6 a jejich hodoa je uvedea ro sředí elou sali, kerá je rova c + 55 C. x c ( 0,5065 0,0084) + ( 0,9794 0,06) + ( 0,7568 0, ) (,950 0,089) + ( 0,909 0,07745) + (,059 0,699),74 kj / kg K + (.6.) [ C] c [kj/kg*k] O N CO A r O H O 00 0,909,059 0,9794 0,5065 0,7568,950 Tab. 6 Měré eelé kaaciy složek sali [] ýsuí eloa sali je ak dáa vzahe, Q& , 885 C M& c 0,66 7,4 (.7.) C (.8.) kde hoosí ok sali je dá vzahe. M& & s ρ 0,065,869 0,66 kg / s (.9.) 5

26 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.4. Trubkový rosor Médiu roudící v rubkové rosoru budou saliy, z důvodu sadějšího čišěí ři rovozu. Při ávrhu je dále ořeba zvoli rvoí rychlos sali w, kerá by se ěla ohybova ro vzduch a saliy v rozezí 5 až /s. ohlede a lakovou zráu, zaášeí a velikos výěíku volí rychlos roudících sali 8 /s a viří růěr rubky d 0 s loušťkou sěy δ. ýsledý oče rubek ro rovoěré zalěí TP je 7 o délce l 0,55, avrhovaý výěík je jedochodý CH. Poče rubek v TP 4 π d M& w ρ 4 0,66 π 0,0 8,869 6,5 (.0.) ýsledý oče rubek zaokrouhluji ahoru a volí edy 7. kuečá rychlos sali w je ak dáa vzahe, & w 0,065 0,065 s sv 7,9 / s řičež růočý růřez svazku rubek sv je dá vzahe. π d π 0,0 sv oučiiel řesuu ela v TP 4 0,065 (..) (..) Pro výoče součiiele řesuu ela v rubkové rosoru usíe ejrve urči ásledující vlasosi sali. Husou a ěrou eelou kaaciu jse si už vyočíali. Další vlasosi, keré ořebujee ro výoče jsou součiiel eelé vodivosi a kieická viskozia, keré určíe odle ásledujících vzahů. oučiiel eelé vodivosi λ x λ 0,05 0, ( ) + ( 0,0 0,06) + ( 0,09 0, ) + ( 0,0 0,089) + ( 0,040 0,07745) + ( 0,07 0,699) 0,059 W / K Dyaická viskozia η x η,096 0, ( ) + (,7 0,06 ) + (,04 0, ) 5 (,60 0,089) + (,89 0,07745) + (,46 0,699),7 0 Pa s + (..) (.4.) oučiielé eelé vodivosi jedolivých ých složek i dyaické viskoziy jedolivých ých složek sali jsou uvedey v Tab. 7 ro sředí elou sali. CO O N A r H O O η 0-5 [Pa*s],7,04,46,096,600,89 λ [ W/*K] 0,0 0,09 0,07 0,05 0,0 0,040 Tab. 7 oučiielé eelé vodivosi a dyaické viskoziy složek sali [] 6

27 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Kieickou viskoziu určíe jedoduše z vyočeé dyaické viskoziy a záe husoy sali odle vzahu. 5 η,7 0 5 ν,84 0 / s (.5.) ρ,869 Z defiice Nusselova čísla ak určíe součiiel řesuu ela α v TP. λ α Nu [ W / K ] (.6.) d kde Nu á krieriálí odobu rovice ; C, a jsou kosay dle Tab. 8 Nu C Re Pr (.7.) ýoče bezrozěrých kriérií C 0,0 0,8 0,4 Tab. 8 Kosay ro urbuleí růok kaále [] a) Reyoldsovo číslo w d 7,9 0,0 Re ν,84 0 (.8.) b) Pécleovo číslo w d 7,9 0,0 Pe 5 a, (.9.) oučiiel eloí vodivosi λ 0,059 5 a,47 0 c ρ,74 0,869 (.40.) c) Pradlovo číslo Pr Pe , 745 Re 880 (.4.) Nyí již ůžee urči Nu odle ředchozího vzahu (.7.) 0,8 0,4 Nu C Re Pr 0, ,745 9, 6 (.4.) 7 ýsledý součiiel řesuu ela α a sraě sali v TP je ak λ 0,059 α Nu 9,6 47,4 W / K (.4.) d 0,0

28 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.4.. Tlaková zráa v TP Tlakové zráy vziklé v rubkové rosoru ůžee osa ásledující vzahe, [ Pa] + (.44.) z ve keré ředsavuje lakové zráy vyvolaé řeí a jsou lakové zráy ísí, vyvolaé ísíi odory. Tlakové zráy řeí - jsou lakové zráy v rubkách kruhového růřezu a ůžee je urči oocí vzahu ρ w,869 7,9 λ CH z z 0,99 8, 0,8 57, Pa (.45.) 5 kde ro určeí zráového součiiele λ laí vzah. λ 8 8 Re 0,99 + ( x 9 + x 0 ) ( ,4) (.46.) ubsiučí fakory x 9 a x 0 určíe odle ásledujících vzahů x 9,457 l,457 l 7 Re ,9 + 0,7 0,9 k r 6 + 0,7 6,7 6 64,4 (.47.) x 7 0 Re (.48.) 8

29 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa k kde ro relaiví drsos sěy rubky laí k r, kde k je sředí absoluí drsos d sěy, kerou volí 0,. k 0, k r 6, 7 (.49.) d 0,0 Následě ro součiiele z a z, kerý ředsavuje zěu dyaické viskoziy v ezí vrsvě s ohlede a sěr eelého oku, ak laí vzah. z l 0,55 8, d 0,0 (.50.) a 0, ,5 z 0, 8 (.5.) 0 + 7,5 Pro Re >0 a sěr eelého oku z TP je a0,6 a sředí eloa a sěě rubky dáa vzahe. Q& b C (.5.) α,98 47,4 Telosěou lochu ůžee urči odle vzahu. π d l π 0,0 0,55 7, (.5.) 98 Tlakové zráy ísí - sesávají z lakové zráy a vsuu a výsuu racoví láky z rubek rubkového svazku a lakové zráy ohybe roudu racoví láky v koorách rubkového výěíku ela [ ξ + ξ ( ) ] [ 0,7 + 0,4 ( ) ] CH 8, Pa CH ρ w,869 7,9 (.54.) ξ charakerizuje zráový součiiel ísího odoru ro vsu a výsu z rubek rubkového svazku a ξ charakerizuje zráový součiiel ísího odoru ro ohyb roudu v kooře. ξ 0,7 ξ 0,4 Celková laková zráa z v TP je oo + 57,5 + 8, 60, Pa (.55.) z 6 9

30 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.5. Mezirubkový rosor Další velice důležiou součásí ávrhu výěíku je ezirubkový rosor, ve keré v aše říadě roudí voda. Mezirubkový rosor á v rví řadě ředsavuje usořádáí rubek v rubkovici zázorěé a Obr. 4 a o usořádáí do rojúhelíku (0 ). Další důležiý araere je rozeč rubek, kerá se volí,5 až,5 d. oo říadě volí rozeč rubek s ohlede a lakovou zráu a rychlos rouděí v MP,5d, což ředsavuje 40. iří růěr lášě D volí 86 s loušťkou sěy δ 4. Posledí důležiý rozěre je vůle ezi svazke rubek a lášě výěíku k, kerá by eěla bý z kosrukčích důvodů eší ež, a roo uo vůli volí 4. Obr. 4 chéa rubkovice (svazek 7 rubek) 0

31 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.5.. egeové řeážky Z důvodu alého sekudového růoku vody výěíke volí do ezirubkového rosoru segeové řeážky, keré slouží k zvýšeí rychlosi racoví láky v aše říadě vody v ezirubkové rosoru. Přeážky á zajišťují již zíěý árůs rychlosi roudícího édia, kerá souvisí s iezivější řesue ela v důsledku rodloužeí dráhy, kerou usí kaalia ve výěíku urazi a aké zěou rouděí ři oýváí rubkové výhřevé lochy z odélého oýváí a kolé říčé oýváí. Při realizaci řeážkového syséu se sažíe o zachováí kosaího růřezu v celé délce výěíku, roo usíe brá ohled a rozěr a vzdáleos ezi jedolivýi řeážkai. ýšku řeážky volí řibližě 0,75D, edy h a ro její výřez v laí vzah, v D 8 0,86 8 ve keré ϕv π si 80 ( ϕ ) v,04 π si 80 π d 4 v (.56.) π 0,0 4 je oče rubek ve výřezu řeážky. (,04) 6,5 0,00788 ϕ v je úhel zázorěý a Obr. 4 a v Pro zachováí kosaího růřezu a udíž i kosaí rychlosi se růřez ve výřezu řeážkou usí rova růřezu ezi jedolivýi řeážkai, kerý dosaee odle vzahu. D s k ( d ) [ ] + (.57.) Následě jse již schoi urči hledaou rozeč ezi řeážkai sojeí dvou rovic a o (.57. a.56.) do výsledého varu. v v 0, , 7 D s 0,4 k + ( d ) 0,04 + ( 0,04 0,0) 0,04 (.58.) Z důvodů syerie rozečí řeážek a s ohlede a délku rubek volí c. Dále jse schoi urči z výsledého růočého růřezu skuečou rychlos rouděí v MP odle vzahu. w v & 600 0, ,04 / s (.59.) D 0,4 ( d ) 0, 0,04 + ( 0,04 0,0) 0,00806 (.60.) s k + 0,04 Z důvodu alého objeového růoku vody v & vychází výsledá rychlos v MP oěrě alá 0,04 /s, což byla ejleší variaa s ohlede a kosrukčí výšku řeážky h a oče oužiých řeážek.

32 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.5.. oučiiel řesuu ela v MP Nuou součásí ři ávrhu je výoče součiiele řesuu ela sejě jako v TP ro saliy, ak i eď v ezirubkové rosoru ro vodu. Nejrve si však usíe urči vlasosi vody ro sředí elou, keré jsou uvedey v Tab. 9. ro 55 C c [kj/kg*k] ρ [kg/] λ [W/*K] η [Pa*s] H O 4,79 985,7 0,649 0, Tab. 9 lasosi vody ro elou 55 C [0][] Následě je ři oužií segeových řeážkových syséů Nusselovo číslo kokreizováo výraze. Nu 0, + Nu + la Nuurb y y y4 y5 y6 y7 y (.6.) 8 Dále laí [ W K ] λ α Nu / (.6.) l la 0,664 Re Pr Nu (.6.) Nu urb 0,0 Re +,44 Re 0,8 0, Pr Pr (.64.) Pro výoče Reyoldsova čísla si usíe ejrve urči kieaickou viskoziu, kerou získáe ze záé dyaické viskoziy odle vzahu. η 0, ν 5,4 0 / s (.65.) ρ 985,7 Reyoldsovo číslo je ak dáo vzahe, u l 0,0058 0,0507 Re 0 7 ν 5,4 0 (.66.) řičež ro charakerisický rozěr l a rychlos v rubkové svazku u laí vzah, π d π 0,0 l 0, 0507 (.67.) u & v 600 ψ 0,06 0,77 N 0,0058 / s (.68.)

33 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa kde velikos volého ezalěého růřezu ro x 7 > je dáa vzahe. N a ezerovios rubkového svazku ψ ( 0, 0,00) 0,86 0, ( s D (.69.) N ) 06 je rozeč řeážek, s loušťka řeážky, kerou volí řeážky a D viří růěr lášě viz. Obr. 4. 0,04 x6, 5 d 0,0 s z důvodů sabiliy (.70.) x 7 0,0464, 085 d 0,0 (.7.) π π ψ 0, 77 4 x 4,5 6 (.7.) Pradlovo číslo určíe odle vzahu a ásledě vyočíáe Nu la a Nu urb. Pr c η 479 0,000504, 46 λ 0,649 (.7.) Nu 0,664 Re Pr 0,664 0,46 44, (.74.) la Nu 0,8 0,8 0,0 Re Pr 0,0 0,46 urb 0, +,44 Re 0, Pr +,44 0,46,45 (.75.) Nyí řisouíe k výoču jedolivých korekčích fakoru.y zohledňuje zěu lákových vlasosí v ezí vrsvě, kde ro kaaliy a sěr eelého oku do MP laí a0,5. a 0,5 Pr,46 y 0, 977 (.76.) Pr,56 Pr á charakerizuje Pradlovo číslo určeé ro vlasosi vody o eloě a sěě rubky. Tuo elou volí 50 C, ak ro Pr laí hodoy v Tab. 0. ro 50 C c [kj/kg*k] ρ [kg/] λ [W/*K] η [Pa*s] H O 4, ,64 0, Tab. 0 lasosi vody ři 50 C Pr c η 48 0,000547, 56 λ 0,64

34 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa y Zohledňuje řevod součiiele řesuu ela z řady a svazek rubek a á var ro usořádáí rubek 0, 45 a 60 y + +, 659 (.77.) x,085 7 y 4 Zohledňuje eřízivý var eloího rofilu v roudu racoví láky ři laiárí rouděí ro R e > 00 laí y 4 y 5 Zohledňuje odíl odélě obékaých rubek a říčé rouděí ve výřezu řeážek a á var 0, 5 8 x8 0, y x + 0,54 0, ,54 0,757, 5 (.78.) kde x 8 se určí odle ásledujícího vzahu, řičež v je oče rubek ve výřezu řeážky arý z Obr. 4 a je celkový oče rubek v rubkovici. v 6,5 x 8 0, 757 (.79.) 7 y 6 Zohledňuje vliv zkraových roudů ezi řeážkou a lášě a aké ezi rubkai svazku a ovory v řeážkách, y 6 0,4 + s + 0,4 + 0,005 0,005 0,4 + 0,4 0, ,0047 0, ,0047 0, ,0047 ex,5 0,58 0,00806 s + ex,5 s (.80.) řičež ohu urči odle vzorce (.60.) a je růočý růřez ezi rubkai svazku a ovory v řeážce, kerý určí odle vzahu, v 0,005 π ( d ) d 6,5 π ( 0,04 0,0 ) (.8.) ve keré d je růěr ro usazeí rubky v řeážce volí d 0,04, s charakerizuje růočý růřez ezi řeážkou a lášě, kde D je vější růěr řeážky, kerý volí D 0,8 s ohlede a eřesosi sjaé s výrobou a sadé uísěí saoé řeážky. 4

35 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa s 60 ϕv π ( D D ) ( 0,86 0,8 ) π 4 0, ,04 60 (.8.) y 7 Zohledňuje vliv obokových roudů ezi rubkový svazke a lášě výěíku v aše říadě bez ěsících liš a ůžee ho osa vzahe, s 0,00076 y 7 ex c ex,5 0,880 (.8.) 0,00806 ro Re >00 > c,5 a ro růočý růřez obokového roudu řeážek laí s ( D D ( d )) ( s ) ( 0,86 0,7 ( 0,04 0,0) ) ( 0, 0,00) 0,00076 s ezi rozečí (.84.) kde D, řeážek. D a ůžee urči odle Obr. 4, je rozeč řeážek a s loušťka y 8 Zohledňuje vliv eořeážkovaého rosoru od vsuíi hrdly a á var, a 0,6 ( ) l + 0,405 ( ) + 0, y,6 (.85.) 8 l 0,405 ( ) + ( ) + 0, kde l je eořeážkovaá délka j. délka řed rví a za osledí řeážkou, kerou volí s ohlede a oče řeážek l 4,05 c. aoý oče řeážek volí s ohlede a délku rubky a již zíěou eořeážkovaou délku. Pro Re >00 > a0,6. Nu je ak odle vzahu (.6.) rovo Nu 5,6 [ 0, + 44, +,45 ] 0,977,659,5 0,58 0,880,6 (.86.) ýsledý součiiel řesuu ela α a sraě vody v MP je ak λ 0,649 α Nu 5,6 679,4 W / K (.87.) l 0,0507 5

36 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Nyí již ůžee zěě urči elou a sěě rubky, kerou jse ořebovali ve vzahu (.76.) ro iž laí vzah. Q& b , 7 α, ,5 C (.88.) d l π π,0 0,55 7, (.89.) Telou a sěě rubky ro výočy ve vzahu (.76.) jse volil 50 C. Teloa vyočeá vyšla o, C ižší, icéě odchylka ve zěě vlasosí vody ři ako alé zěě eloy je zaedbaelá, a roo oechává ůvodí zvoleou elou..5.. Tlaková zráa v MP Tlakové zráy vziklé v ezirubkové rosoru ůžee osa ásledující vzahe, 0 [ Pa] z + + v (.90.) ve keré 0 ředsavují lakové zráy řeí ři říčé obékáí rubek v ořeážkovaé rosoru svazku a určí se odle vzahu, kde ( ) ρ w z z z [ Pa] λ r (.9.) o 4 je oče řeážek, r je oče řad ezi seřízuí řeážek Obr. 4 a λ je zráový součiiel říčého obékáí rubek, kerý se určí odle vzorce a ro daé Re koeficiey c 0,486, a -0,5, c 7, a 0,5. a 0,959, a, 0, 5 λ c Re 0 0,6 0,486 (.9.) 0,04 d 0,0 c 7 a 0, 959 a + 0,4 Re 0,5 (.9.) + 0,4 0 ýoče korekčích fakorů z Zěa lákových vlasosí v ezí vrsvě s vlive sěru eelého oku laí ro kaaliy vzah, 0,4 0,4 η 0, z 0, 786 (.94.) η 0, kde η je dyaická viskozia vody ři eloě a sěě rubky odle vzahu (.88.), kerá je rova η 0, Pa*s []. 6

37 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa z liv obokových roudů ezi rubkový svazke a lášě výěíku se určí sejě jako oravý součiiel v říadě řesuu ela y 7. Rozdíl je ouze v kosaě c, kerá je v oo říadě rova c,7. s 0,00076 z ex c ex,7 0, 7048 (.95.) 0,00806 z 4 liv zkraových roudů ezi řeážkou, lášě, svazke rubek a ovory v řeážkách, ro kerý laí z 4 ex, + ex, + 0,55 s s + s + 0,0047 0,0047 x 0, , ,005 0, ,6056 (.96.) a kde x je dáo vzahe. 0,0047 x 0, ,8 0, 6056 (.97.) 0, ,005 Tlakové zráy řeí o ak jsou odle vzahu (.9.) ( ) 985,7 0,04 0,786 0,7048 0,55 Pa o 0,6 5 (.98.) Další ezáou jsou lakové zráy ři říčé obékáí rubek v eořeážkovaé rosoru, keré se určí odle vzahu, ( + ) ρ w z z z [ Pa] λ (.99.) r rv 5 ve keré λ, w, ρ, z a z jsou sejé jako ro lakové zráy řeí oče řad rubek ve výřezu ad řeážkou. o a rv je ýoče korekčích fakorů z 5 liv velikosi eořeážkovaých rosorů od hrdly, ro kerý laí vzah, a 0, 0, z 5 6, (.00.) l 0,405 ve keré je rozeč řeážek a l eořeážkovaá délka, dále ro Re >00 je koeficie a0,. 7

38 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa 0,8 D + D 0,8 0,86 0,4 + 0,,8 0,0464 rv h (.0.) Tlakové zráy řeí jsou ak odle vzahu (.99.) ( 5 +,8 ) 985,7 0,04 0,786 0,7048 6, 7, Pa 0,6 (.0.) Tlakové zráy řeí v ři odélé a říčé obékáí rubek v rosoru ad seřízuí řeážek ak jsou vz v 0,55,6 v ( + 0,6 ) z ( + 0,6,8 ) rv Pa ρ u 4 985,7 0,0486 kde rychlos u v určíe odle vzahu. & v u 600 v 0,0486 / s 0, ,00788 vz Pro zalěý růřez ad řeážkou laí vzah. D 8 ϕv π si 80 π 0,0 6,5 4 π d 0,86,04 ( ) π ϕ si(,04) v 0,00788 Celková laková zráa z v MP je oo (.0.) (.04.) (.05.) , +,6 0, Pa (.06.) z 0 v 8 8

39 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.6. ýsledý výko výěíku ýsledý výko avržeého výěíku ůžee urči odle druhé rovice ze vzahu (..), [ kw ] Q & k L (.07.) b l c l kde k l je součiiel rosuu ela válcovou sěou vzaže a délky rubky. L c je celková délka rubek a l je sředí logariický eloí sád, ro keré laí ásledující vzahy, k l π d + l α λ d 4,9 W / K + α d 47,4 π 0,0 + l ,0 679,4 0,0 (.08.) kde součiiele řesuu ela α a α jse již určili, λ je eelá vodivos, kerá s ohlede a racoví eloy je ro běžou ocel 50 W/K. ředí logariický eloí sád odle vzahu. l ro roiroud je zázorěý a Obr. 5 b) a určí se ( 0 60) ( 8 50) ( 0 60) l ( 8 50) l 45, 5 l (.09.) Obr. 5 Teloí oěry ři výěě ela a) souroud b) roiroud [] kuečý výko výěíku je ak Q& s kl Lc l kl l l 4,9 7 0,55 44,5, kw (.0.) Navržeý výko výěíku je o 7,5 % vyšší, ež výko iiálí. Touo rezervou výkou budee koezova ožá zaášeí, kerá v éo ráci ejsou zohleděa, ale v raxi a ě esíe zaoeou. 9

40 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa.7. Paraery avržeého výěíku ýsledé araery avržeého výěíku ela (saliy/voda) jsou shruy v ásledující abulce. Pořebý výko výěíku Q &, 4 kw kuečý výko výěíku Q &, 0 kw Objeový ok vody & 0, 0007 / s Objeový ok sali & 0, 065 / s Teloa vody a vsuu 50 C Teloa vody a výsuu 60 C Teloa sali a vsuu 0 C Teloa vody a výsuu 8 C Poče rubek 7 ks Délka rubek l 0, 55 Rozeč rubek 40 iří růěr rubky d 0 ější růěr rubky d Tloušťka rubky δ iří růěr lášě D 86 ější růěr lášě D 94 Tloušťka lášě δ 4 Rozeč řeážek c Poče řeážek ks Rychlos a sraě sali w 7, 9 / s Rychlos a sraě vody w 0, 04 / s oučiiel řesuu ela a sraě sali α 47, 4 W / K oučiiel řesuu ela a sraě vody α 679, 4 W / K oučiiel rosuu ela k l 4, 9 W / K Tlaková zráa a sraě sali z 60, 6 Pa Tlaková zráa a sraě vody z 0, 8 Pa Tab. Paraery výěíku v s b s 40

41 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa 4. ZÁĚR ýsledke éo ráce byl ávrh rubkového výěíku ela ro ředehřev vraé vody do kole ele uvolěý ze salováí srkové dřeví šěky. Dále ak určeí objeového růoku ořebého salovacího vzduchu ři salováí daého ožsví aliva a aké výoče ožsví a složeí vziklých sali. Úvode éo ráce je kráká rešerše ojedávající o výěících ela a ožadavcích, keré jsou a ě i a eloosá édia kladey. Dále je zde osáo základí rozděleí výěíků a v osledí řadě je zde věová věší rosor rubkový výěíků a jejich yů. Před saoý ávrhe výěíku ela bylo ué urči již zíěé ožsví a složeí sali oocí sechioerických výočů, kde oiálí objeový ok salovacího vzduchu ři salováí 55 kg/h srkové dřeví šěky s řebyke salovacího vzduchu, kerý byl ro eo koel vole α,7 vyšel & 0, 84 /s. yočeý objeový růok sali byl ásledě urče & 0, 065 /s se složeí, keré je shruo v Tab.. s Z bilace výěíku byl urče ožadovaý iiálí výko ro ředehřev /h vraé vody z 50 C a 60 C, kerý je Q & b, 4 kw. Teo iiálí ořebý výko byl liií hodoou ro slěí zadaých ožadavků ři saoé ávrhu. Do rubkového rosoru byly zvoley saliy jako eloosá láka, keré roudí v 7 rubkách o délce 55 c, růěru 0 a rozeči 40, což byla ejleší variaa s ohlede a rychlos rouděí sali a velikos lakové zráy v rubkové rosoru. Další důvode volby sali do rubkového rosoru byla skuečos sadějšího čišěí za rovozu, ke keréu á řisěje i ué disozičí verikálí uísěí výěíku. ezirubkové rosoru roudí voda a aké se zde acházejí segeové řeážky, keré slouží k iezivějšíu řesuu ela v důsledku avýšeí rychlosi roudícího édia, zěy sěru oýváí elosěého ovrchu a rodloužeí rajekorie. oo říadě jsou ve výěíku uísěy řeážky, keré jsou od sebe vzdáley c. Too rozvržeí bylo ideálí koroise s ohlede a výšku řeážky a sahu o zachováí kosaího růřezu v celé délce výěíku. ýoče výěíku byl rovede oocí rograu Excel, ve keré byl vyvoře výočový rogra. ýsledé araery avržeého výěíku jsou shruy v Tab., kde skuečý výko výěíků vyšel o 7,5 % vyšší, ež výko iiálí. Tío řediezováí budee koezova ožá zaášeí výěíku, kerá v éo ráci ejsou zohleděa, ale v raxi s ouo variaou usíe vždy očía, roože zaášeí výěíku á sižuje ieziu řesuu ela a edy i výsledý výko výěíku. ýsue ohoo ávrhu je i výkresová dokueace, kerá je řiložea v říloze. vz 4

42 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa 5. EZNAM POUŽITÉ LITERATURY [] Baláš, M.: Kole a výěíky ela,. vydáí, Cer 0, 9 s., IBN [] TEHLÍK, Per, Josef KOHOUTEK a Ja NĚMČANKÝ. Teelé ochody: výoče výěíku ela. yd.. Bro: UT Bro, 99, 9 s. IBN [] OCHRANA, Ladislav. Kole a výěíky ela. yd.. Bro: Akadeické akladaelsví CERM, 004, 85 s. IBN [4] Dlouhý, T.: ýočy kolů a saliových výěíků, kria ČUT, Praha, 007, s.,. ydáí, IBN [5] Teorie řeosu ela [olie]. - [ci ]. Dosué z: h://local.alfalaval.co/cs-cz/roduky/reosela/docues/teorie_reosu_ela.df [6] INNET ŠB - Techická uiverzia Osrava [olie]. 0 [ci ]. Dosué z: h:// df [7] Huaheg [olie]. - [ci ]. Dosué z: h://e.huahegweld.co/roducdeail.h?id&&id& [8] ČUT [olie]. 0 [ci ]. Dosué z: h://zb.fsv.cvu.cz/files/vyuka/5ya/redasky/5ya-06.df [9] Direcidusry [olie]. - [ci ]. Dosué z: h:// [0] LABOUTKA, Karel a Toáš UCHÁNEK. Teelé vlasosi vody ři laku asyceí [olie]. - [ci ]. Dosué z: h:// [] E - abulky [olie]. - [ci ]. Dosué z: h://uchi.vsch.cz/idex.h/cs/sudiu/ulaei-absolveu/e-abulky [] Kua, T.: Hea exchager desig hadbook, Dekker, New York, 000, 9s.,. vydáí, IBN [] KÁLA, Zdeěk a Tadeáš OCHODEK. Eergeické araery bioasy: rojek: GAČR 0/04/78.. vyd. Bro: UT Fakula srojího ižeýrsví, 007, 9 s. IBN

43 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa 6. EZNAM ZKRATEK A YMBOLŮ Začka ýza Jedoka a oučiiel eloí vodivosi [-] c Měrá eelá kaacia sali [J/kgK] c Měrá eelá kaacia vody [J/kgK] d iří růěr rubky [] D iří růěr lášě [] d ější růěr rubky [] D ější růěr lášě [] d Průěr ovorů v řeážce [] D ější růěr řeážky [] k l oučiiel rosuu ela [W/K] L c Celková délka rubek [] l Délka rubek [] l Neořeážkovaá délka [] M & Hoosí ok sali [kg/s] M & Hoosí ok vody [kg/s] M & Hoosí ok aliva [kg/s] v r Poče říčě obékaých řad rubek [ks] rv Poče řad rubek ve výřezu řeážkou [ks] Poče rubek [ks] N u Nusselovo číslo [-] P e Pécleovo číslo [-] P r Pradlovo číslo [-] Q & Pořebý výko [W] b Q & s kuečý výko [W] R e Reyoldsovo číslo [-] Průočý růřez ezi segeovýi řeážkai [ ] s Průřez ezi řeážkou a lášě [ ] s Průočý růřez obokového roudu ezi rozečí řeážek [ ] sv Průočý růřez svazku [ ] Průočý růřez ezi rubkai svazku a ovory v řeážce [ ] v Průočý růřez ve výřezu řeážkou [ ] ředí eloa sali [ C] s ředí eloa a sěě saliy [ C] suí eloa sali [ C] ýsuí eloa sali [ C] ředí eloa vody [ C] s ředí eloa a sěě voda [ C] suí eloa vody [ C] ýsuí eloa vody [ C] Rozeč řeážek [] Horizoálí rozeč rubek v rubkovici [] erikálí rozeč rubek v rubkovici [] & Objeový ok sali [ /s] s 4

44 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa Začka ýza Jedoka & v Objeový ok vody [ /s] w Rychlos sali [/s] w Rychlos vody [/s] y Zěa lákových vlasosí v ezí vrsvě [-] y Převod součiiele řesuu ela z řady a svazek rubek [-] y 4 oučiiel eřízivého varu eloího rofilu [-] y 5 Podíl odélě obékaých ve výřezu řeážek [-] y 6 liv zkraových roudů ezi řeážkou a lášě [-] y 7 liv obokových roudů ezi rubkový svazke a lášě [-] y 8 liv eořeážkovaého rosoru od vsuíi hrdly [-] z Zěa lákových vlasosí v ezí vrsvě [-] z liv obokových roudů [-] z 4 liv zkraových roudů [-] z 5 liv velikosi eořeážkovaých rosorů od hrdly [-] ϕ Úhel výřezu řeážkou [ ] v z Tlaková zráa a sraě sali [Pa] z Tlaková zráa a sraě vody [Pa] l ředí logariický eloí sád [-] α Přebyek salovacího vzduchu [-] α oučiiel řesuu ela sali [W/ K] α oučiiel řesuu ela vody [W/ K] δ Tloušťka sěy rubky [] δ Tloušťka sěy lášě [] λ Teelá vodivos aeriálu [W/K] λ oučiiel eelé vodivosi sali [W/K] λ oučiiel eelé vodivosi vody [W/K] ρ Husoa sali [kg/ ] ρ Husoa vody [kg/ ] ν Kieická viskozia sali [ /s] ν Kieická viskozia vody [ /s] η Dyaická viskozia sali [Pa*s] η Dyaická viskozia vody [Pa*s] 44

45 UT Bro, FI EÚ Návrh výěíku ela Mari Loukoa 7. EZNAM PŘÍLOH. ýkresová dokueace 45