Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Расчет газовоздушного рекуператора - файл 1.doc


Расчет газовоздушного рекуператора
скачать (407.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc408kb.29.11.2011 03:30скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство науки и образования Украины

Запорожская государственная инженерная академия

Кафедра теплоэнергетики

Контрольная работа

по дисциплине «теплоэнергетика»

Выполнил: ст.гр. МЧ-04-1д

Лазарчук В.В.
Проверила: Сердюк Л.С.


Запорожье

2007

Содержание.

  1. Тепловой расчет газовоздушного рекуператора………………………...…..3

1.1 Общие положения…………………………………………………………….3

1.2 Расчет теплообмена…………………………………………………………...3

1.2.1Теплообмен конвекцией…………………………………………………….5

1.2.2.Теплообмен излучением……………………………………………………6

1.2.3.Средняя логарифмическая разность температур…………………………7

2. Конструктивный расчет………………………………………………………..7

3. Аэродинамический расчет рекуператора……………………………………..9

3.1. Сопротивление сил трения…………………………………………………..9

3.2.Местные сопротивления…………………………………………………….10

4.Расчет технико-экономических показателей………………………………...11

4.1.Расход электроэнергии на перекачку теплоносителей………………..…..11

4.2.Затраты на перекачку теплоносителей……………………………………..12

Тепловой расчет газовоздушного рекуператора.
1.1 Общие положения
Рекуператором называется теплообменный аппарат, служащий для передачи теплоты от одного газа к другому через разделительную стенку.

С точки зрения взаимного движения в рекуператоре возможны три основные схемы: прямоток – когда воздух и греющие газы перемещаются в одном направлении; противоток – когда воздух и греющие газы перемещаются в противоположных направлениях; перекрестный ток – когда воздух и греющие газы перемещаются по отношению друг к другу под углом 900.

При прямотоке воздух не может быть нагрет выше конечной температуры греющих газов.

При противотоке можно нагреть воздух до температуры более высокой, чем температура греющих газов на выходе из рекуператора.

С теплотехнической точки зрения рекуператоры с противотоком обладают следующими преимуществами перед прямоточными:

  • возможностью нагрева воздуха до более высокой температуры;

  • более компактной конструкцией рекуператора при одинаковой температуре подогрева воздуха.


^ 1.2 Расчет теплообмена
В задачу теплового расчета входит определение тепловой производительности и геометрических размеров рекуператора.

Количество переданной теплоты от дымовых газов к воздуху в теплообменном аппарате определяется из уравнения теплоотдачи,



Решая это уравнение относительно F, получим



В этих уравнениях:

–коэффициент теплопередачи рекуператора, ;

-площадь поверхности нагрева рекуператора,

–средняя логарифмическая разность температур между дымовыми газами и воздухом в рекуператоре,
В свою очередь, количество теплоты, переданное в рекуператоре от дымовых газов к воздуху определяется из уравнения теплового баланса,





где –соответственно расход дымовых газов и воздуха, проходящих через рекуператор, ;

–объёмная изобарная теплоёмкость дымовых газов и воздуха при средней температуре, (Приложение 1).

–начальная и конечная температура дымовых газов,

–начальная и конечная температура нагреваемого воздуха,


Теплоёмкость при данной температуре из приложения 1 равна
, принимаем потери






Теплоёмкость при из приложения 1 равна

В общем виде коэффициент теплопередачи определяется по формуле,



где –коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке рекуператора, ;

–коэффициент теплоотдачи от стенки рекуператора к нагреваемому воздуху, ;

–толщина стенки трубы, ;

–коэффициент теплопроводности стенки рекуператора,
Передача теплоты от стенки рекуператора к воздуху осуществляется конвективным путём.

Передача теплоты через стенку теплообменной поверхности осуществляется теплопроводностью.
^ 1.2.1Теплообмен конвекцией.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией определяется в основном режимом движения и физическими свойствами газа (воздуха).

Режим движения газового (воздушного) потока определяется критерием Рейнольдса Re, который вычисляется по формуле:



где –физическая скорость газового потока при данной температуре,

–коэффициент кинематической вязкости,

Из Приложения 2 для

–характерный геометрический размер обтекаемого тела (внутренний диаметр трубы)

Из полученного результата можно сделать вывод, что имеет место переходной режим движения газового потока.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией , для случая движения газа внутри труб и каналов по формуле (для переходного режима):



В этой формуле:

–коэффициент теплопроводности газовой среды, . Находим из приложения 2 при

–критерий Прандтля. Из приложения 2 при .

–поправочный коэффициент из приложения 4 равен 0.9285.
Коэффициент теплоотдачи конвекцией при обтекании газом пучка гладких труб при шахматном их расположении определяется по следующей формуле:



Из приложения 6 .

Увеличивая число труб, принимаем .

Из графика в Приложении 6 находим :

парциальное давление воды равно



При температуре

Коэффициент находим из приложения 6 так:


^ 1.2.2.Теплообмен излучением.

Коэффициент теплоотдачи излучением может быть определен по упрощенной формуле,



где М – множитель, являющийся функцией четвертых степеней абсолютных температур дымовых газов и стенки рекуператора

– степень черноты излучения и .

Величины определяются из графиков в Приложении 8 следующим образом:



Для шахматного расположения труб

Парциальное давление :







Суммарное количество теплоты переданной дымовыми газами к стенке равно:


По вычисленным значениям и определяется коэффициент теплопередачи по формуле:



где из условия, а толщина стенки равна:


^ 1.2.3.Средняя логарифмическая разность температур

Среднюю логарифмическую разность температур определяют по формуле:



где при прямотоке:



Рис.1 График изменения температур теплоносителей в рекуператоре.

^ 2. Конструктивный расчет.
Расчетная площадь поверхности нагрева рекуператора определяется из уравнения,



Общее сечение каналов для прохода воздуха,



Общее сечение каналов для прохода дымовых газов,



где – соответственно объёмный расход и скорость воздуха и дымовых газов.

Принимается, что дымовые газы обтекают трубы снаружи, а воздух идет внутри труб.

Выбираются для рекуператора трубы поверхности нагрева с внутренним и наружным диаметром 0,02 и 0,024м.

Число труб (каналов) на пути движения дымовых газов:



где – общее сечение каналов для прохода дымовых газов,

– сечение одной трубы,

Принимаем расположение труб шахматное и в плане располагаем общее число труб по прямоугольнику: по ходу дымовых газов– труб и поперечно потоку дымовых газов– труб.

Общее число труб в пучке:



Действительное сечение прохода дымовых газов,



Действительная скорость дымовых газов, м/с



Шаг труб в направлении движения дымовых газов и поперек его принимаем соответственно и .

Ширина дымовых каналов в узком сечении, м:



Высота каналов одного хода дымовых газов, м:



Средний диаметр труб, м:



Длина труб теплообменной поверхности, м:



По данным расчета компоновочная схема рекуператора со следующими габаритными размерами:

Ширина трубного пакета:

Глубина трубного пакета:



Рис.2 Схема компоновки труб поверхности нагрева.

^ 3. Аэродинамический расчет рекуператора.
Для правильного выбора вентилятора или воздуходувки, предназначенных для подачи воздуха с необходимыми параметрами (количество и давление) и дымососа для удаления дымовых газов, определяют потерю давления в рекуперативной установке по воздушному и газовому тракту. Общая потеря давления в рекуператоре по воздушному и газовому тракту определяется по формуле, Н/м2.

,

где – потеря давления на преодоление силы трения,

– потеря давления на преодоление местных сопротивлений.
^ 3.1. Сопротивление сил трения

Сопротивление сил трения при движении воздуха или газов по трубам или каналам любой формы определяется по формуле:



где – коэффициент трения;

– средняя скорость воздуха или газа, м/с;

– плотность газа, кг/м3;

– длина канала, м;

– диаметр канала, м;

– поправка на расширение газа.

Для воздуха:



где определяется из режима движения. Для переходного режима

При из приложения 2 равно
Для дымовых газов:



Режим движения дымовых газов:



где – эквивалентный диаметр равен:



из приложения 2 для средней температуры дымовых газов

При турбулентном режиме движения газов для шероховатой металлической стенки , :



Плотность дымовых газов находится из приложения 2 для
^ 3.2.Местные сопротивления

К местным сопротивлениям относятся изменения сечения, приводящие к резким изменениям скорости на пути движения газовых потоков, а также плавные и резкие повороты, разветвления трубопроводов и т.п.

Потери давления от местных сопротивлений определяются следующим образом:
Для воздуха:



где – плотность потока при из приложения 2 принимаем.

– сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Из приложения 11 принимаем:

– коэффициент сопротивления входа. Эскиз 9

– коэффициент сопротивления поворота. Эскиз 6.

– коэффициент сопротивления выхода. Эскиз 8.
Для дымовых газов:

При шахматном расположении труб потеря давления рассчитывается по формуле:



где из графиков в приложении 12 находим , и так:




Принимаем, что (из конструктивного расчета ).

Общие потери давления равны:

Для воздуха:


Для дымовых газов:



^ 4.Расчет технико-экономических показателей
4.1.Расход электроэнергии на перекачку теплоносителей.

Основной частью этой статьи затрат является стоимость электроэнергии, расходуемой на привод дутьевого вентилятора и дымососа.

Расход электроэнергии на привод

  • Дутьевого вентилятора:

  • Дымососа:

где – число часов работы рекуператора за год

– мощность электрического привода дутьевого вентилятора и дымососа. Находим её следующим образом:

для вентилятора:

для дымососа:

В этих формулах:

– массовый расход воздуха и дымовых газов через рекуператор,



– потеря давления в рекуператоре по воздушной и газовой стороне,

– коэффициент полезного действия тягодутьевой установки, для вентилятора , а для дымососа
^ 4.2.Затраты на перекачку теплоносителей.

Основной частью этой статьи затрат является стоимость электроэнергии, расходуемой на привод дутьевого вентилятора и дымососа.

Стоимость электроэнергии определяется по формуле, грн/год



где – годовой расход электроэнергии на привод дымососа и дутьевого вентилятора, ;

– стоимость 1 электроэнергии. Принимается 0,156


Скачать файл (407.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации