Контрольная работа

Расчетныеформулыдляопределениясреднеготемпературногонапора выбирают в зависимости отнаправлениядвижениятеплоносителей. В данном теплообменнике имеет место противоточная схема движения теплоносителя. При прямотоке и противотоке средний температурный напор определяется как среднелогарифмическое (см. ниже).Определим величины большей и меньшей температурных напоров: Больший температурный напорМеньший температурный напорПостроим схему температурных напоров (рис. 3). Это график изменения температуры первичного и вторичного теплоносителей по протяженности труб теплообменника. Вычислим среднелогарифмический температурный напор по формулеПлотность теплового потока определяется по формуле:В нашем случае поэтому можно было вместо формулы среднелогарифмическоготемпературного напора взять среднеарифметическую:Полученный результат отличился бы от рассчитанного значения среднелогарифмическоготемпературного напора на3.2.6. Расчет поверхности теплообмена и других конструктивных параметровОдним из основных целей теплотехнического расчета является определение площади поверхности теплообмена.Площадь поверхности теплообмена определим из уравнения теплопередачи:откудаВычислим количество необходимых секций. Т.к. количество секций должно быть натуральным числом, то при подсчете по следующей формуле нужно будет брать целую часть полученного результата, округлив его до большого целого числа:Таким образом, для обеспечения заданных параметров теплообмена, необходимо сконструировать 13 – и секционный теплообменник.Уточняем температуры поверхностей стенок трубы первичного и вторичного трубопроводов:Выпишем из табл. Числа Прандтля для этих температурПоправки на изменение физических свойств жидкости по сечению потока равны:В расчетах брали Разница В расчетах брали Разница Пересчет не требуется.Вычислим диаметр патрубков для вторичного теплоносителя:Выбираем ближайший размер из стандарта ГОСТ для труб.3.3. Гидродинамический расчет3.3.1. Задачи гидродинамического расчета теплообменного аппаратаМежду теплопередачей и потерей давления существует тесная физическая и экономическая связь. Чем больше скорости теплоносителей, тем выше коэффициент теплопередачи и тем компактнее для заданной тепловой производительности теплообменник, а, следовательно, меньше капитальные затраты. Но при этом растет сопротивление потоку, и возрастают эксплуатационные затраты. При проектировании теплообменных аппаратов необходимо решать совместно задачу теплообмена и гидравлического сопротивления и найтивыгоднейшие характеристики.Основной задачей гидромеханического расчета теплообменных аппаратов является определение потери давления теплоносителя при прохождении его через аппарат. Так как теплообмен и гидравлическое сопротивление неизбежно связаны со скоростью движения теплоносителей, то последняя должна выбираться в некоторых оптимальных пределах, определяемых, с одной стороны, стоимостью поверхности теплообмена аппарата данной конструкции, а с другой – стоимостью затрачиваемой энергии при эксплуатации аппарата.Суть гидромеханического расчета сводится к определению затраты механической энергии на перемещение теплоносителей в аппарате, обусловленных трением и вязкостными свойствами теплоносителя. При гидравлическом расчете теплообменника учитывают сопротивление трения, местные сопротивления и тепловое сопротивление. Тепловое сопротивление обусловлено ускорением потока вследствие изменения объема теплоносителя при постоянном сечении канала, что связано с изменением температуры. Для капельных жидкостей этим сопротивлением можно пренебречь.Гидромеханический (или гидродинамический) расчет теплообменников имеет не только чисто техническое, но и экономическое значение.3.3.2. Расчет гидравлического сопротивленияОпределим полное гидравлическое сопротивление для первичного теплоносителя как сумму сопротивления трения и местных сопротивлений.Полная длина трубки одного хода первичного теплоносителягде - предварительная толщина трубной доски, подлежащая уточнению при расчете на прочность.Сопротивление трения при движении теплоносителя в каналах определяется по формуле:где: полная длина, гидравлический диаметр канала; – коэффициент сопротивления трения.Определяем :Потери давления на трение при движении воды по трубкам всех секцийНаходим потери давления в местных сопротивлениях по формулеВеличина коэффициент местного сопротивления, зависит от вида местного сопротивления. У нас местное сопротивление выявляется в местах входа и выхода теплоносителя в трубное пространство и на поворотах. Поэтому коэффициент местного сопротивления состоит из следующих слагаемых:Коэффициент сопротивления на входной камере (удар и поворот вправо: см. схему рис.4). Один вход:Поворот на 180° в V-образных трубах, 12 поворотов:Выход из трубного пространства, одно место:Таким образом, для суммарного коэффициента местного сопротивления получим:Потери давления в местных сопротивлениях будет:Общее сопротивление первичного теплоносителя равно:Аналогичные расчеты выполним для вторичного теплоносителя.Сопротивление трения:Коэффициент сопротивления тренияПотери давления на трение при движении воды по межтрубному пространству всех секций:Потери давления в местных сопротивлениях:Величина коэффициента местного сопротивленияОбщее сопротивление вторичного теплоносителя3.3.3. Расчет мощностей для перемещения теплоносителейРассчитаем мощность, необходимую для перемещения первичного теплоносителя:Где КПД насоса, с помощью которого прокачивается теплоноситель. Значение обычно лежит в пределах 0,5...0,6. Берем Мощность, необходимая для перемещения вторичного теплоносителя равнаПо полученным данным выбираем устройства (насосы) для перемещения теплоносителей.На рисунке 4 изображена схема рассчитанного рекуперативного теплообменника. Цвета стрелок на этом рисунке (а также на рис. 3) выбраны не случайно. Они дают наглядное представление (правда, весьма приблизительное) о температурах теплоносителей на выходе и на входе.ЗАКЛЮЧЕНИЕВыполненный анализ и расчет одного из основных вариантов конструкций рекуперативных теплообменных аппаратов (теплообменник «труба в трубе») и сведения об их технических данных позволили приобрести исходные знания об этом виде теплотехнической аппаратуры. В процессе выполнения курсовой работы удалось узнать также о принципах выбора их вида и типоразмера, выбора вспомогательных технических средств (в частности насосов для прогонки теплоносителя по необходимой мощности) для обеспечения их стабильной работы. Расчет состоит из конструктивного и поверочного расчета.Методика выполненного конструктивного расчета рекуператора дает представление о предпосылках и последовательности определения основных геометрических размеров рекуператора, соответствующих исходным данным на проектирование.Метод поверочного расчета теплообменника позволяет определить не только требуемые в данной работе параметры. При необходимости можно рассчитать температуры греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из рекуператора, если известны их расходы и начальные температуры, а также основные геометрические размеры теплообменника.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫИсаченко В. П. и др. Теплопередача. Учебник для вузов, Изд. 3-е, перераб. и доп. М. 1975.Кушнырев В. И. и др. Техническая термодинамика и теплопередача. М. 1986.Основы конструирования и расчёта теплообменных аппаратов. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Тепломассообмен».Нижний Новгород, 2009.Шорин С.Н. Теплопередача. М. – Л. 1952.Бажан П. Н. и др., Справочник по теплообменным аппаратам. -М.:, Машиностроение, 1989. Михеев М. А., Михеева И. М., Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. М., «Энергия», 1977.