Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовая работа - Расчет теплообменного аппарата - файл 1.doc


Курсовая работа - Расчет теплообменного аппарата
скачать (315 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc315kb.18.12.2011 17:03скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство образования и науки Российской Федерации

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра теплотехники


КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ


Выполнил: студент гр. ________

______________

Проверил: _________________
г. Пермь, 2009

Содержание


  1. Вспомогательные расчеты. Выбор типа калорифера………………………………………………………….. 2

  2. Определение температур теплоносителей. Средний

температурный напор…………………………………………………………………………………………………………………… 3

  1. Коэффициент оребрения…………………………………………………………………………………………………………………….. 5

  2. Теплофизические свойства теплоносителей………………………………………………………………………….. 6

  3. Определение коэффициента теплоотдачи для воды и воздуха…………………………………….. 8

  4. Определение коэффициента теплопередачи. Поверхность ТОА, компоновка ТОА… 10


Приложение


  1. Проверочный расчет ТОА………………………………………………………………………………………………………………………. 12

1.1. Определение конечных температур теплоносителей для перекрестного тока… 12

1.2Температурное поле до и после проверочного расчета…………………………………………………. 13

2. Оценка погрешности коэффициента теплопередачи…………………………………………….……………….. 13

Вывод……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 14

Библиографический список……………………………………………………………………………………………………………………………. 15

  1. ^ Вспомогательные расчеты. Выбор типа калорифера.


По расходу воздуха G2 6096 кг/час подходят калориферы КФМ-3, КФС-3.
Уточняем тип калорифера по проходному сечению для воздуха

,
где - расход воздуха, кг/с

- плотность воздуха, кг/м3

- скорость воздуха, м/с
Определим среднюю температуру воздуха

где - температура воздуха на входе

- температура воздуха на выходе
По средней температуре воздуха определим его плотность [1]

(10˚C)=1.247 кг/м3

(20˚C)=1.205 кг/м3




(14˚C)=1.2302 кг/м3
Рассчитаем площадь проходного сечения по воздуху


Выбираем калориферную установку с ближайшим по значению проходным сечением:

КФМ-3.

Уточняем скорость воздуха:



2. Определение температур теплоносителей. Средний температурный напор.
Для определения температуры воды на выходе из КФМ-3 воспользуемся уравнением теплового баланса: количество тепла, поданное ежесекундно водой при заданном расходе равно количеству тепла, полученному воздухом при его секундном массовом расходе.[2]
Q1=Q2

Q1=G1·c1·Δt1;

Q2=G2·c2·Δt2;
где Q- тепловой поток, Вт

G1- массовый расход воды, кг/с

G2- массовый расход воздуха, кг/с

Δt1=t1'-t1'' – температурный перепад горячего теплоносителя, ˚С

Δt2=t2''-t2' – температурный перепад холодного теплоносителя, ˚С

t1'- температура воды на входе, ˚С

t1''- температура воды на выходе, ˚С

G1·c1 ·Δt1 = G2·c2· Δt2
где с – теплоёмкость, Дж/кг·К


Теплоёмкость воды не зависит от её температуры и равна с1=4200Дж/кг·К

23

с2= 0,240 ккал/кг=1004,64 Дж/кг·К

5





где n – количество трубок для воды, для КФМ-3 n=16

dвн=0,018м – внутренний диаметр труб

Считаем, что плотность воды не зависит от её температуры и равна

ρ1 = 960 кг/м3
Расход воды:

=0,131·960·0,00407=0,512кг/с=1842,64кг/ч
G2=6096/3600=1.693кг/с

;


Тепловой поток:

G2·c2·Δt2=1.693·1004·18=30596Вт=30,6кВт


Средний температурный напор [1]

где - поправка, = f(P,R)



По вспомогательным величинам P и R определяем поправку по графику /1/

=0,98
Средний температурный напор для перекрёстного тока:



^ 3. Коэффициент оребрения.


- коэффициент оребрения

=Fp+Fn – площадь ребристой поверхности, равная площади ребер Fp и площади стенок в промежутках между ребрами Fn

Fc – площадь внутренней гладкой поверхности.
Поверхность рёбер на 1 пог. метр длины трубы


- длина и ширина ребра, м

- наружный диаметр трубок, м

- число труб в секции
число рёбер на 1 п.м. трубы:




Для КФМ-3 =0,084м

=0,116м

=0,022м

=4


Площадь стенки трубы в промежутках между ребрами на 1 п.м. трубы:
Fn=(π·dн- π·dн·nр·δ)·nтр=(3,14·0,022-3,14·0,022·180·0,0005) ·4=0,252м2
δ – толщина ребра, м
Площадь внутренней гладкой поверхности на 1 п. м. трубы:
Fc=π· dвн ·nтр=3,14·0,018·4=0,226м2

=(2,96+0,252)/0,226=14,21
^ 4. Теплофизические свойства теплоносителей.
Теплофизические свойства воды.

По средней температуре воды 100,89˚С выбираем её теплофизические свойства [3].
ν – кинематическая вязкость, м2


t, ˚C

ν1·106, m2/c

t1=100

0,295

t2=110

0,272



·106м2


λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м×град)


t, ˚C

λ1·10-2, Вт/(м×град)

t1=100

68,3

t2=110

68,5


·10-2Вт/(м·град)


Pr – число Прандтля


t, ˚C

Pr1

t1=100

1,75

t2=110

1,6




Температура стенки:



t, ˚C

Pr1

t1=50

3,54

t2=60

2,98





^ Теплофизические свойства воздуха.

По средней температуре воздуха 14˚С выбираем его теплофизические свойства [3].
ν – кинематическая вязкость, м2


t, ˚C

ν2·106, m2/c

t1=10

14,16

t2=20

15,06



·106м2


Pr – число Прандтля


t, ˚C

Pr2

t1=10

0,705

t2=20

0,703



λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м×град)


t, ˚C

λ2·10-2, Вт/(м×град)

t1=10

2,512

t2=20

2,593


·10-2Вт/(м·град)


^ 5. Определение коэффициента теплоотдачи для горячего и холодного теплоносителей.
Коэффициент теплоотдачи для горячего теплоносителя.
Для выбора уравнения подобия теплоотдачи при движении жидкости внутри трубы найдём число Рейнольдса [2].


Поскольку , режим движения жидкости переходный. Для решения уравнения подобия находится значение комплекса по графику зависимости /2/.


где β – коэффициент объемного расширения, К-1



Значение комплекса определим из графика зависимости от числа Рейнольдса:

Ко=27,05
Находим число Нуссельта:







Определяем коэффициент теплоотдачи от ребристой стенки к воздуху α2.

Расчет числа Нуссельта в пучках с круглыми и квадратными ребрами, обтекаемыми поперечным потоком газа, произведем по формуле:

b = 0.0055м – шаг ребер;

d = 0,022 м – наружный диаметр трубы;

h = 0,018 м – высота ребра;

Re2 – число Рейнольдса с физическими параметрами воздуха при средней температуре t2 = 14˚С:

коэффициент теплопроводности λ2(14)=2,54·10-2Вт/м·˚С

кинематическая вязкость ·10-6м2

при скорости движения воздуха

Определенный таким образом коэффициент теплоотдачи необходимо умножить на поправочный множитель, учитывающий неравномерность теплообмена по поверхности ребра:


=2,96 м2- площадь рёбер;

=0,252 м2- площадь стенок трубок в промежутках между рёбрами;

=+= 2,96+0,252=3,212м2

- разность между температурами поверхностей ребер и воздуха;

- разность между температурами основной поверхности трубы и воздуха.

Отношение= 0,6принимается одинаковым для всех типов калориферов [1].

Тогда

Приведённый коэффициент теплоотдачи:

=61,77·0,631=38,98
^ 6. Определение коэффициента теплопередачи.
Коэффициент теплопередачи через оребрённую стенку:



где

- толщина стенки трубок калорифера;

- коэффициент теплопроводности стальной стенки.
^ Вычисление поверхности нагрева, компоновка теплообменного аппарата (ТОА)

Расчетную поверхность нагрева определим из уравнения теплопередачи [3].





Поверхность нагрева калорифера КФМ-3 равна 8,5 м2. Следовательно, для реализации задания необходимо количество калориферов:



Округлив это число до целого значения получим, что калориферная установка должна состоять из двух калориферов КФМ-3.


Схема калориферов последовательная по воде и по воздуху

Приложение


  1. Проверочный расчет ТОА.

    1. Определение конечных температур теплоносителей для перекрёстного тока.


Количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем:



- расходная теплоёмкость, Вт/град
Для холодного теплоносителя:



отсюда








;
Предположим, что температуры теплоносителей меняются по линейному закону, тогда



где - среднеарифметический температурный напор, ˚С











1.2 Температурное поле ТОА до и после проверочного расчета.

Характер изменения температур вдоль поверхности будет определяться схемой движения и соотношением расходных теплоёмкостей теплоносителей W1 и W2.
До проверочного расчета:

W1 =2150,4 Вт/град

W2 =1700,86 Вт/град

W1 > W2.

=> зависимость t=f(F) близка к линейной

;
После проверочного расчета:

W1 =2150,4 Вт/град

W2 =1700,86 Вт/град







W1 > W2.
=> зависимость t=f(F) близка к линейной
2. Оценка погрешности при вычислении коэффициента теплопередачи.
Коэффициент теплопередачи оребрённой плоской стенки


Коэффициент теплопередачи оребрённой цилиндрической стенки:



Относительная погрешность коэффициента теплопередачи равна:

Вывод:
Калориферная установка состоит из двух калориферов КФМ-3. Поскольку площади проходных сечений по воде и по воздуху принимались в расчёте для одного калорифера, то схема соединения по воде и по воздуху будет последовательной. Установленная поверхность нагрева калориферной установки оказалась больше расчетной.
^ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


  1. Методические указания к курсовой работе «Расчёт теплообменных аппаратов», 1993г.

  2. Исаченко В. П. Теплопередача. Учебник для вузов. М., Энегрия, 1975г.

  3. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача. Учеб. пособие для неэнергетических специальностей вузов. М. Высшая школа, 1975г.



Скачать файл (315 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru