Физика /
СОДЕРЖАНИЕ.
РЕФЕРАТ 2
ЗАДАНИЕ. 3
ВВЕДЕНИЕ. 4
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ. 4
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОТИВОТОЧНОГО РЕКУПЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА 5
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВЫХ СЕКУНДНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ. 5
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННИКА. 5
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ 6
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ 8
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ 8
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ КОЖУХА ТЕПЛООБМЕННИКА. 9
4. ГИДРАВЛИЧЕСКИИ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 14
Реферат
Страниц 15, рисунков 2.
ПРОТИВОТОЧНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, РЕКУПЕРАТОР, ТЕМПЕРА-ТУРА, ДАВЛЕНИЕ, МАССА, ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ.
Объектом проектирования является рекуперативный теплообменник газотур-бинной наземной установки замкнутого цикла. Целью работы является определе-ние: величины рабочей поверхности теплообменника, температур теплоносителя на выходе из теплообменника и количества передаваемой теплоты.
В результате работы был спроектирован теплообменик для заданных параметрах рабочего тела.
Расчет выполнен на стадии технического предложения.
ЗАДАНИЕ.
Количество теплоты Q, кДж 2 515
Дополнительные тепловые потери Qпот.доп, кДж 2.5
Температура окружающей среды Tокр, К 283
Температура воды на выходе T”в, К 338
Температура воды на входе T’в, К 288
Температура газа на выходе T”г, К 308
Температура газа на входе T’г, К 523
Давление газа Pг, Мпа 8.5
ВВЕДЕНИЕ.
1. Цели и задачи курсовой работы.
Различают конструктивный и поверочный тепловой расчет теплообменного аппа-рата.
Цель конструктивного расчета состоит в определении величины рабочей поверх-ности теплообменника, которая является исходным параметром при его проекти-ровании. При этом должно быть известно количество передаваемой теплоты или массовые расходы теплоносителей и изменение их температуры.
Поверочный расчет выполняется для теплообменника с известной величиной по-верхности.
Цель теплового расчета состоит в определении температур теплоносителя на вы-ходе из теплообменника и количества передаваемой теплоты. Подробно с основ-ными схемами теплообменных аппаратов, конструкцией и методикой их расчета можно ознакомиться в учебной и специальной литературе [1-4].
В задании на курсовую работу необходимо, руководствуясь данной методикой, произвести конструктивный, тепловой и гидравлический расчеты противоточного теплообменника газотурбинной наземной установки замкнутого цикла. В ходе расчета следует выбрать исходные конструктивные соотношения для компоновки теплообменника. определить рабочую поверхность теплообменника. подобрать тепловую изоляцию и основные размеры, сделать эскизную схему аппарата. Не-обходимо определить затраты мощности на прокачку холодного и горячего теп-лоносителей.
Учебные пособия, справочники и литература, использованные в курсовой работе, указаны в библиографическом списке.
Конструктивная схема теплообменника представлена рис.1
Рис.1. Конструктивная схема теплообменника.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОТИВОТОЧНОГО РЕКУПЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБ-МЕННИКА
1.Определение массовых секундных расходов теплоносителей.
На основе уравнения теплового баланса (при отсутствии потерь тепла и фазовых переходов теплоносителей)
где изменение энтальпии теплоносителей находится по формуле
Где Gв, Gг -массовый секундный расход теплоносителей, в котором для газа
tг=t’г-t’’г=250-35=215 0С, для воды tв=t’’в-t’в=65-15=50 0С.
2.Определение температурных условий работы теплообменника.
Находим среднюю по длине теплообменника температуру жидкости (воды) при условии, что нагрев ее в теплообменнике сравнительно мал:
Средняя по длине теплообменника температура газа
где среднелогарифмический температурный напор между теплоносителями
( рис.3)
Если то
По полученным значениям tср.в и tср. г из табл.1 и 2 (все таблицы см. в прил.2) определяются необходимые теплофизические характеристики теплоносителей:
Pr, , Cp, , , :
г=Pг/RTг=8500000/287*387=76.53 кг/м3
3. Определение коэффициентов теплоотдачи
Коэффициент теплоотдачи от охлаждаемого газа к стенке трубки определяют с учетом числа трубок, по которым он протекает, ориентировочно это число может быть найдено по формуле:
(1)
Принимаем количество трубок n=61.
Скорость газа в трубах принимается равной wг=20…60 м/с при р0.5 МПа скорость принимаем wг= 30 м/с. Для воды скорость принимаем wв= 2 м/с, а диаметр трубки dвн= 10 мм. Вычислив число трубок и округлив его согласно табл.3 так, чтобы они заполняли всю трубную решетку, по nпол=61 находим значение действительной скорости газа из формулы (1).
Полученная скорость отличается на 5% от рекомендованной (или желаемой), что удовлетворяет погрешности 10%. Определяем предварительно критерий Рей-нольдса:
или
вычисляем значение коэффициента теплоотдачи из уравнения:
учитывая также критериальное уравнение (применимо к газу и воде):
Имеем
Где г = 1.05 - коэффициент, учитывающий влияние температурного фактора для охлаждаемого газа.
Находим коэффициент теплоотдачи от трубок охлаждающей воде, для чего пред-варительно определяем проходное (живое) сечение межтрубного пространства.
Геометрические размеры поперечного сечения теплообменника должны удовле-творять условию,
где dнар=dвн+2м и = 2 мм. Следовательно, внутренний диаметр кожуха:
На схеме трубной доски размещаем отверстия под трубки с шагом b=(1.25..1.3)dвн или b= Dвн/m=0.140/9=0.016, где m=9- число трубок, уклады-ваемых на диагонали (табл.3,[4]).В любом случае шаг не должен быть менее bmin=(1.25...1.3)dнар=9*1.25= =0.018 м.Т.к шаг не удовлетворяет этому условию, то его надо увеличить и, определив вновь диаметр кожуха Dвн=bm=0.018*9=0.158 м, оценить новое значение скорости воды в межтрубном пространстве, используя формулы:
Вновь полученная скорость должна быть не менее 0,5 м/ В нашем случае ско-рость воды удовлетворяет этому условию. В дальнейшие расчеты вводить только скорректированные размеры. Для удобства следует изобразить схему и все разме-ры межтрубной доски и кожуха. Число Рейнольдса для воды:
где
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к воде (жидкости) вычисляется по формуле:
где в = 1.02 - коэффициент, учитывающий влияние температурного фактора для нагреваемой воды.
4. Определение коэффициента теплопередачи
Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:
При вычислении К необходимо соблюдать следующие правила:
если г>в то dср=dнар
если г=в то dср=(dвн+dнар)/2
если г
|
|