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 напор

Меньший температурный напор

Построим схему температурных напоров (рис. 3). Это график изменения температуры первичного и вторичного теплоносителей по протяженности труб теплообменника. Вычислим среднелогарифмический температурный напор по формуле.

Плотность 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 параметров.

Одним из основных целей теплотехнического расчета является определение площади поверхности теплообмена. Площадь поверхности теплообмена определим из уравнения теплопередачи:

откуда.

Вычислим 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 температур

Поправки 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 аппарата.

Между 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 сопротивления.

Определим 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 секций.

Находим потери давления в местных сопротивлениях по формуле.

Величина 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 трения.

Потери давления на трение при движении воды по межтрубному пространству всех секций:

Потери давления в местных сопротивлениях:

Величина коэффициента местного сопротивления.

Общее сопротивление вторичного теплоносителя3.

3.3. Расчет мощностей для перемещения теплоносителей.

Рассчитаем 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 равна.

По 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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный 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 ЛИТЕРАТУРЫ

Исаченко 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.