42862

Проектний тепловий розрахунок рідинно-рідинного теплообміного апарата

Курсовая

Энергетика

У трубчатому теплообмінному апараті гаряче трансформаторне масло протікає в середині сталевих трубок діаметром . Кількість трубок . Швидкість руху масла . Трансформаторне масло охолоджується від до. Вода, що охолоджує масло, рухається із швидкістю уздовж трубок, які розташовані у кожусі теплообмінника внутрішнім діаметром D. Повздовжній та поперечній кроки труб у пучку складають.

Украинкский

2013-10-31

112.76 KB

7 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Кафедра теплових енергетичних установок теплових та атомних електростанцій

КУРСОВА РОБОТА

По дисципліні «Тепломасообмін та теплопередача»

На тему: Проектний тепловий розрахунок рідинно-рідинного     

  теплообміного апарата

ТС-81217.00.0.14.КР

Виконав:

студент 3-го курсу

Теплоенергетичного

факультету

гр.ТC-81

Лібов Д.С.

Перевірив:

чл..-кор. НАНУ., д.т.н., проф., Н.М. Фіалко

Київ 2010

Зміст

  1.  Завдання на розрахунок………………………………………….3
  2.  Визначення середнього температурного напору………………4
  3.  Розрахунок коефіцієнта теплопередачі…………………………6
  4.  Теплообмінна поверхня апарата………………………………...8
  5.  Висновок…………………………………………………………10
  6.  Література………………………………………………………..

Змн.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

2

ТС-81217.00.0.14.КР

Розроб.

Лібов Д.С.

Перевір.

Реценз.

Н. Контр.

Затверд.

Фіалко Н.М.

Проектний тепловий розрахунок рідинно-рідинного рекуперативного теплообмінника

Літ.

Акрушів

11

ТЕФ НУТУКПІ 

11

  1.  ЗАВДАННЯ НА РОЗРАХУНОК РІДИННО-РІДИННОГО ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТА

У трубчатому теплообмінному апараті гаряче трансформаторне масло протікає в середині сталевих трубок діаметром . Кількість трубок . Швидкість руху  масла . Трансформаторне масло охолоджується від до .

Вода, що охолоджує масло, рухається із швидкістю уздовж трубок, які розташовані у кожусі теплообмінника внутрішнім діаметром D. Повздовжній та поперечній кроки труб у пучку складають.

Визначити витрати теплоносіїв, площу поверхні нагрівання апарата, а також необхідну довжину трубного пучка для протиточної схеми руху теплоносіїв, якщ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

3

ТС-81217.00.0.14.КР

о температура води на вході до теплообмінного апарата дорівнює .

Значення величин за номером варіанта:

n, шт.

, мм/мм

, м/с

, ºС

, ºС

, м/с

, ºС

D, мм

, мм

163

57/50

1.4

110

50

0,85

21

1000

70

Рис.1. Схема трубчатого секційного теплообмінника

  1.  Секційний теплообмінник складається з декількох послідовно з’єднаних секцій. Кожна   

          секція представляє невеликий трубний пучок, який розміщений в корпусі 1, який                                                                                                                    виготовляється з труби великого діаметра. Окремі секції з’єднуються між собою калачами 3.Відповідно до умов задачі, трансформаторне масло рухається в середині труб. Холодна вода  рухається  в міжтрубному просторі.

  1.  Враховуючи, що dзв/dвн =57/50=1,19<2, то поверхня теплообміну визначається за   

           допомогою рівняння теплопередачі для плоскої стінки.  

                                            ,                                                   (1)

           де Q – теплове навантаження, К – коефіцієнт теплопередачі, - середній  

           температурний напір.      

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

4

ТС-81217.00.0.14.КР

2. ВИЗНАЧЕННЯ СЕРЕДНЬОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО НАПОРУ

2.1  З рівняння теплового балансу теплове навантаження знаходиться як

                                ,                                                                      (2)

де m- масова витрата трансформаторного масла.

2.2  Середня температура гарячого теплоносія

                           (3)

Даній температурі трансформаторного масла відповідають такі теплофізичні властивості

 1 =  843.9 кг/м3;

 Ср1 = 2,026 кДж/(кг К).

2.3  Площа поперечного перерізу для потока трансформаторного масла

   (4)

2.4 Масова витрата гарячого трансформаторного масла

    (кг/с)   (5)

2.5 Теплове навантаження знайдемо з рівняння (2)

 (кВт).

2.6 Методом послідовних наближень знайдемо , використовуючи при цьому рівняння теплового баланса і рівняння нерозривності.

Задаюсь  = 55 0C, тоді середня температура води:

        (6)

даній температурі відповідають такі теплофізичні дані для води

 Ср2 = 4.174 кДж/(кг К);

 2 = 992.9 кг/м3.

2.7 Площа поперечного перерізу каналу по якому протікає холодна вода:

  (7)

  1.  Масова витрата води

                   (кг/с).                                  (8)

  1.  Уточнюємо температуру води на виході

                             (0С)                                      (9)

Похибка склала:

Оскільки знайдена температура незначно відрізняється від прийнятої спочатку, то з цього випливає те, що уточнювати значення  не треба. Приймаємо  0С і

 0С


Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

5

ТС-81217.00.0.14.КР

У завданні задано схема протитечії, для якої характер зміни температури вздовж поверхні теплообміну, показано на рис.2.

        Рис.2 Графік зміни температур теплоносіїв вздовж зміни поверхні теплообміну

2.10 Відповідно до рис.2 :

       (0С),           (10)

  (0C),         (10.б)

2.11 Середній температурний напір при протиточній схемі руху теплоносіїв:

  (0C).        (11)

2.12 Уточнюємо середню температуру трансформаторного масла:

 (0C). (12.1)

2.13 Уточнюємо масову витрату трансформаторного масла  рівняння 5:

Температурі масла  (0C) відповідають такі параметри:

  Ср1 = 2.021 кДж/(кг К);

  1 = 844.66 кг/м3.

(кг/с)

2.14 Уточнюємо тепловий потік з рівняння 2:

(кВт)

2.15 Уточнюємо температуру охолоджувальної води на виході з рівняння 9:

 (0C)

2.16 Уточнюємо температурний напір на вході в теплообмінник з рівняння 10.а:

 (0C)

2.17 Уточнюємо середній температурний напір  згідно рівняння 11:

 (0C)

2.18 Розрахуємо похибки обчислень:

                             

3. Розрахунок коефіцієнта теплопередачі

3.1 Схема процесу теплопередачі в теплообміннику

Рис.3 Схема процесу теплоперед

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

6

ТС-81217.00.0.14.КР

ачі в теплообміннику

   

     Коефіцієнти тепловіддачі 1 и 2  визначаються за допомогою  емпіричних рівнянь                                                           

      подібності для теплообміну в умовах вимушеного руху рідини.

3.2. Число Рейнольдса для потоку гарячого трансформаторного масла

маємо турбулентний режим течії   (13)

   

      При даній температурі трансформаторного масла  (0C):    

     

     ,

     

  1.  Для встановлення режиму не ізотермічного процесу використовуємо комплекс(Gr Pr) 

     В першому наближені приймаємо, що  0С. (14)

    По  0С;  

       Приймаю , тоді .                                                                                               

   

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

7

ТС-81217.00.0.14.КР

 (17)

Поправка

3.4  Число Рейнольдса для потоку води 

                                                                    (18)

       де      ,

                          

                                                          (19)

3.5 Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до потоку води

                                                                 (20)

      При  0С.

          

      

    

    Враховуючи малу товщину стінки і достатньо велике значення коефіцієнта              

     теплопровідності приймаю, що , тоді  .

    Припускаючи, що , тоді .

                                                     (21)

Поправка  

3.6  Товщина стінки трубок

                                        (мм).                                                    (21)

3.7  Коефіцієнт теплопередачі

      ,                                (22)

- берем по табл.6стр.242[1].  

3.8  Щільність теплового потоку

  

3.9  Перевірка температур tC1 и tC2.

                               ,                                         (23)

                         .                                   (24)

3.10  Уточнюємо результати розрахунків коефіцієнта теплопередачі при

     ,    ;

      ,   .

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

8

ТС-81217.00.0.14.КР

    Тоді нове значення коефіцієнта тепловіддачі буде:

Коефіцієнт теплопередачі:

Щільність теплового потоку:

3.11 Перевірка температури стінок

˚C

     ˚C 

        Такі значення температур не суттєво відрізняються від отриманих в п. 3.9.

        Таким чином кінцеве значення приймаємо .

4. Теплообмінна поверхня апарата

  1.  Площа теплообмінного апарата найдемо, використовуючи формулу  теплопередачі для    

        плоскої стінки (1-1)

.                                                (25)

4.2. Середній діаметр труби і загальна довжина трубного пучка.

,                                                            (26)

.                                      (27)

4.3. Приймаю довжину трубок в одній секції l= 8.873 м.

4.4. Число секцій в теплообміннику

   .                                                                     (28)

4.5. Схему трубчатого теплообмінника показано на рис.4

4.6. Перевірка на l

  Отже, вибране припущення виявилося вірним.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

9

ТС-81217.00.0.14.КР

Рис.4. Схема трубчатого теплообмінника з п’ятьма секціями


5. Висновок  

В даній курсовій роботі був виконаний проектний тепловий розрахунок рекуперативного теплообмінного апарата. Закріпили знання и отримали практичні навики теплових розрахунків теплообмінних апаратів. Прийняли остаточно температури , . Масова витрата трансформаторного масла  кг/с, масова витрата охолоджуючої води  кг/с  Площа теплообмінної поверхні . Довжина трубок l = 6м.

   

    

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

10

ТС-81217.00.0.14.КР

6. Література

  1.  Е.А. Краснощеков, А.С. Сухомел «Задачник по теплопередаче». Изд. 3-е, М., «Энергия». 1975. 280 с.
  2.  П. Исаченко, В.А. Осипова, «Теплопередача».
  3.  Н.М. Фіалко «конспект лекцій з теломасообміну»

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

11

ТС-81217.00.0.14.КР


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39008. Духовно-нравственное воспитание детей дошкольного возраста 425 KB
  Потаповская “Подарок к празднику†Программа развивающего и коррекционного рукоделия для детей дошкольного возраста Для ребенка Светлый Праздник и весна Рождество и зима Спас и спелые плоды Троица и зеленые березки сливаются в одно могучее впечатление свежее и полное жизни. Предлагаемый курс разработан с учетом того что среди дошкольников сегодня чрезвычайно высок процент детей нуждающихся в специальной помощи не только направляющей но и корректирующей развитие: физическое психическое социальное духовное. Отметим что речь идет...
39009. Информационные системы 235.5 KB
  Экономические информационные системы человекомашинные системы которые собирают накапливают сохраняют и выдают по запросу или требованию информацию в виде данных и знаний необходимых для управления экономическим объектом. выполнять свои функции при их изменении и экономическая эффективность улучшение экономических результатов в результате внедрения информационной системы.: 1 выявление существенных характеристик объекта 2 создание математической или...
39010. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. Учебник 364 KB
  Однако при передаче И из одной системы в другую количество И в передающей системе не уменьшается хотя в принимающей обычно увеличивается. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Тема 2. Определение информационной системы ИС.
39011. Информационные системы. Курс лекций 496.5 KB
  «Информационная система — организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы»
39012. Информационные технологии управления. Курс лекций 266 KB
  Целью изучения данного курса является изучение: методологии проектирования информационных технологий управления ИТУ; принципов выбора инструментальных средств проектирования ИТУ; основных направлений автоматизации управления; основных методов используемых для автоматизации подготовки и принятия управленческих решений; практики применения ИТУ; подходов и методов для оценки экономической эффективности ИТУ. Усвоение курса “Информационные технологии управления†основано на знаниях полученных при изучении теоретических основ информационных...
39013. Информационные системы в управлении 444 KB
  Фактографические системы оперируют фактическими сведениями представленными в виде специальным образом организованных совокупностей формализованных записей данных. Фактографические системы используют не только для реализации справочных функций но и для решения задач обработки данных. Взаимосвязь информационных потоков образованных прямыми и обратными связями средств обработки передачи и хранения данных а также субъектов управления составляет информационную систему экономического объекта. Они предназначены для обработки данных и моделей...
39014. Автоматизированные информационные системы 97.5 KB
  В настоящее время проблема выбора информационной системы ИС из специфической задачи превращается в стандартную процедуру. На российских предприятиях зачастую используют системы первого или второго поколения. Процедура принятия решения о выборе наиболее эффективной компьютерной системы управления нова для большинства отечественных руководителей а ее последствия во многом будут оказывать значительное влияние на предприятие в течение нескольких лет.
39015. Физические системы 34 KB
  Энергию всегда можно представить в виде произведения двух сомножителей один из которых описывает интенсивность расхода или накапливания энергии а второй характеризует количественные результаты этого процесса. Активными элементами служат источники энергии. Пассивные элементы системы служат либо для накопления либо для поглощения энергии. Накопители энергии могут накапливать либо потенциальную либо кинетическую энергию.
39016. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ 64.5 KB
  Речь идет о том что создаваемая модель должна отражать в первую очередь те свойства реальной системы или явления которые влияют на выбранный показатель эффективности. В ряде случаев моделируемая система имеет в своем составе некоторые относительно изолированные подсистемы характеризующиеся определенным параметром в том числе векторным. Такие подсистемы можно заменять в модели соответствующими числовыми величинами а не описывать процесс их функционирования. При имитационном моделировании используемая математическая модель...