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

28885. Реформы 60–70 годов XIX в.и их историческое значение 36.5 KB
  Явственно проявилось отставание России от передовых капиталистических государств в экономической и социально-политической сферах. было приведение экономической и социально-политической системы России в соответствие с потребностями времени. Значение реформ: способствовали более быстрому развитию капиталистических отношений в России. Были сделаны первые шаги по расширению роли общественности в жизни страны и превращении России в буржуазную монархию.
28886. Социально-экономическое и политическое развитие страны в пореформенный период (60–80 гг. XIX в.) 33 KB
  В пореформенный период в России был начат масштабный переход к индустриальному обществу в целом того же типа который сложился в странах Западной Европы. Основная черта пореформенной эволюции сельского хозяйства в России проявлялась в том что оно принимало все более торговый предпринимательский характер. Огромное значение в индустриализации России имело развитие транспорт главным образом железнодорожного. Быстрое развитие капитализма приводило к тому что для возникновения привилегированных прослоек типа рабочей аристократии Запада в...
28887. Во внешней политике России второй половины XIX века выделяют два этапа 26 KB
  Это означало что Россия должна использовать возникающие между европейскими государствами противоречия в свою пользу. После поражения Франции в 1870 году во франкоавстрийской войне Россия освободила себя от решений Парижского конгресса и начала активно вмешиваться в европейские дела. В 1873 году Россия заключила союз с Германией и Австрией но этот союз не удержал Германию от новой войны с Францией. С 1875 года Россия начинает сближаться с Францией и в 1891 году был заключен союзный договор.
28888. Место XX века во всемирно-иторическом процессе 25 KB
  В целом можно сказать что в результате первой мировой войны западная цивилизация попала в ситуацию глубокого кризиса. В период этого кризиса мировое производство товаров упало на 44 разорилось тысячи банков более 100 тыс. В США в период пика кризиса насчитывалось 17 млн. В капиталистических странах Европы и США были выработаны различные модели выхода из кризиса.
28890. Общественно-политические силы на рубеже 19-20вв. Революция 1905-1907 гг. в России и ее особенности 68 KB
  в России и ее особенности. Задачи революции: свержение самодержавия; созыв Учредительного собрания для установления демократического строя; ликвидация сословного неравноправия; введение свободы слова собраний партий и объединений; уничтожение помещичьего землевладения и наделение крестьян землей; сокращение продолжительности рабочего дня до 8 часов; признание права рабочих на стачки и создание профсоюзов; достижение равноправия народов России. В январе 1905г в России началась революция. Характеризуется ослаблением борьбы началом...
28891. Образование политических партий в России (конец XIX—начало XX в.) 48.5 KB
  Канун первой российской революции явился тем историческим моментом когда политические партии в России проходили 1й или 2й этапы своего становления. В зависимости от социальноклассовой основы программных и тактических установок все политические партии образовавшиеся до и в годы революции можно разделить на 4 большие группы: пролетарские большевики; революционнодемократические социалдемократического и левонароднического направлений; буржуазные с выделением двух разновидностей: либеральных и консервативных;...
28892. Предмет и задачи вузовского курса Отечественной истории 22 KB
  Предмет и задачи вузовского курса Отечественной истории. Содержанием истории как науки является исторический процесс. Предметом курса отечественной истории является российский исторический процесс от древности до современности. В процессе изучения истории у человека формируется историческое сознание в содержание которого входит ряд элементов: знание фактов истории; способность рассматривать реальную действительность во всех трех временных измерениях: в прошлом настоящем будущем; обобщенный исторический опыт и вытекающие из него уроки...
28893. Первобытная эпоха человечества 24 KB
  Лет назад до образования классовых обществ в различных регионах планеты примерно в IV тыс. В соответствии с ней в древнейшей эпохе выделяются три периода: каменный век от возникновения человека до III тыс. бронзовый век с конца IV до начала 1 тыс. железный век с 1 тыс.