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

7752. Методология педагогики и методы педагогических исследований 82 KB
  Методология педагогики и методы педагогических исследований 1. Методология педагогики, её уровни и функции Понятие методология педагогической науки. Термин методология в научной лексике используется в нескольких смыслах: 1) методология - это у...
7753. Целеполагание в педагогике 178.5 KB
  Целеполагание в педагогике. Понятие цели воспитания Проблема научного обоснования цели воспитания обуславливается объективной зависимостью между осознанием личностью цели деятельности и достижением ее результатов. Чтобы добиться успеха,...
7754. Общие закономерности развития личности 101.5 KB
  Общие закономерности развития личности. 1. Закон развития высших психических функций человека по Л.С.Выготскому. Л.С.Выготский: Общий генетический закон развития высших психических функций человека, который является основой культурно-историчес...
7755. Современное состояние образования 175 KB
  Современное состояние образования 1. Анализ состояния современной системы образования Основными целями функционирования системы образования в обществе выступают: подготовка подрастающего поколения к самостоятельной жизни и труду в условиях быс...
7756. Дидактика как теория обучения 148.5 KB
  Дидактика как теория обучения. Общее понятие о дидактике, ее предмет, основные категории Отрасль научного знания, которая изучает и исследует проблемы образования и обучения, называется дидактикой. В дидактике научно обосновываются закономерности...
7757. Процесс обучения как целостная система 117 KB
  Процесс обучения как целостная система. Двусторонний характер процесса обучения. Процесс обучения является разновидностью человеческой деятельности, которая носит двусторонний характер. Этот процесс обязательно предполагает взаимодействие преподав...
7758. Научные основы содержания образования в современной школе 62 KB
  Научные основы содержания образования в современной школе. Понятие содержания образования, его сущность. Концепция содержания образования по И.Я. Лернеру, В.В. Краевскому, М.Н. Скаткину. Обучение - это социально обусловленный процесс, вызванный...
7759. Методы обучения. Понятие и сущность метода, приема и средств обучения 230 KB
  Методы обучения 1. Понятие и сущность метода, приема и средств обучения Метод (в переводе с греческого языка означает буквально путь к чему-либо) обозначает способ деятельности, направленной на достижение определённой цели. В педагогической ли...
7760. Формы организации и средства обучения 149 KB
  Формы организации и средства обучения. 1. Понятие о формах организации обучения и сущность способов и систем обучения, видов учебной деятельности ученика, форм организации текущей учебной работы учащихся Понятие метод обучения, сущность которого р...