Водо-водяный рекуперативный теплообменник

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (МИИТ)

Кафедра «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте»

Курсовая работа

по дисциплине: Теплофизика

Направление: 280700.62 Техносферная безопасность

Профиль: «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»

Москва - 2015

Введение

В курсовой работе производятся расчеты водо-водяного рекуперативного теплообменного аппарата для трех режимов: прямотока, противотока и перекрестного тока. Исходные данные принимаются по таблице 1.

Целью работы является определение:

тепловой производительности теплообменника Q, кДж/с,

поверхности нагрева теплообменника F, м²

конструктивных параметров кожухотрубного теплообменника:

L длина трубки, м,

n число трубок в одном ходу,

z число ходов.

Таблица 1. Исходные данные

1. Прямоток

1.1 Определяем температурный напор Дt₁.

Для этого сначала используя рисунок 1 и исходные данные табл.1 находим Дt_б и Дt_м - больший и меньший температурные напоры.

Дt_б = 150 - 15 = 135^оС,

Дt_м = 90 - 60 = 30^оС.

Затем находим соотношение Дt_б/Дt_м , и в зависимости от полученной величины выбираем формулу для расчета Дt (8,9,10 методички).

135/30 = 4,5 выбираем формулу 9:

Дt₁ = ( Дt_б + Дt_м) 0,1 ( Дt_б Дt_м).

Дt₁ = ^оС.

1.2 Определяем тепловую производительность Q₁, кДж/с по формуле 1 методички

Q₁ = G₂c₂(t₂^?? t₂^? ).

Для определения с_ср определяем среднюю температуру нагреваемой поверхности по формуле

t_ср = (t₂^' + t₂^") : 2,

t_ср = (60 + 15) : 2 = 37,5 ^оС.

Для полученной температуры находим по табл. Приложения

с_ср = 4,17 кДж/кг.

Затем определяем Q₁.

Q₁ = 50 х 4,17 х (60 - 15) = 9382,5кДж/с.

1.3 Определяем коэффициент теплопередачи К

Для этого необходимо сначала определить термическое сопротивление, учитывающее загрязнение с обеих сторон трубки (формула 17 методички):

R_заг = , м^{2 о}С/Вт

R_заг = 2 х 0,001 : 0,25 = 0,008, м^{2 о}С/Вт.

Затем по формуле 14 методички определяем К

, Вт/м² К

К =, Вт/м²К.

1.4.Определяем площадь нагрева теплообменника F по формуле 4 методички

, м²

F₁ = м²,

1.5 Определяем количество трубок n по формуле 17 методички

Для этого задаем длину L = 0,5 м, ходов z = 1

, штук

n₁ = трубка

2. Противоток

2.1 Определяем температурный напор Дt₂ (в соответствии с рис.1):

Дt_б = 150 - 78 = 72^оС,

Дt_м = 45 - 15 = 30^оС,

72/30 = 2,4

Дt₂ = ^оС.

2.2 Определяем Q₂

t_ср = (78 + 15) : 2 = 46,5 ^оС,

с_ср = 4,17 кДж/кг К,

Q₂ = 50 х 4,17 х (78 - 15) = 13135,5кДж/с.

2.3 Исходя из того, что при конструктивном расчете требуется передать заданную тепловую производительность, за заданную тепловую производительность принимаем результаты, полученные при ее расчете из п.1.2:

Q = 9382,5кДж/с.

2.4 Предполагая что для передачи той же тепловой производительности потребуется меньшая площадь теплообменника воспользуемся формулой:

Тогда F₂ = Q₁F₁/Q₂.

F₂ = 9382,5х2,5: 13135,5 = 1,78 м²

2.5 Определяем n₂ задаем длину 0,5 м, ходов 1

n₂ = трубок

3. Перекрестный ток

За основу берутся данные п.2.

3.1 Определяем Дt :

Дt₃ = Дt₂ ? е_Дt

е_Дt - коэффициент перевода определяется по графику 3.

Для этого сначала рассчитаем условные параметры P и R по формулам 12

Затем находим по графику е_Дt = 0,75 и вычисляем Дt₃ = 72 х 0,75 = 54 ^оС.

3.2 Определяем F₃

Предполагая что для передачи той же тепловой производительности потребуется большая площадь теплообменника воспользуемся формулой:

Тогда F₃ = Дt₃F₂/ Дt₂ F₃ = 54 х 1,78 : 46,8 = 2,05 м²

3.3 Определяем n

задаем длину 0,5 м, ходов 1

n = трубки

Вывод: для обеспечения одной и той же тепловой мощности Q водо-водяного рекуперативного теплообменного аппарата, при котором требуется меньшая площадь теплообменного аппарата F является режим противотока.

рекуперативный теплопередача ток

Литература

1. Теплотехника, В.Л.Ерофеев, П.Д.Семенов, А.С.Пряхин, М., Изд."Академкнига", 2006, 456 с.

2. Задачник по тепломассообмену, Ф.Ф.Цветков, Р.В.Керимов, В.И.Величко, М., издательский дом МЭИ, 2010, 195 с.

3. Сборник задач по теплотехнике, Г.П.Панкратов, Книжный дом "Либроком", М., 2009,248 с.

Дополнительная

4. Теплообменные, сушильные и холодильные установки, П.Д.Лебедев, изд. "Энергия", М., 1972, 319 с.

5. Лебедев П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий (курсовое проектирование). Учеб. пос. для энергетических вузов и факультетов. -М.: Энергия, 1972.

6. Промышленные тепломассообленные процессы и установки: Учеб. для вузов. А.М. Бакластов, В.А. Голубков, О.Л. Данилов и др. / Под ред. А.М. Бакластова. -М. Энергоатомиздат, 1993.

7. Сборник примеров и задач по тепломассообменным процессам, аппаратам и установкам. ЛИ. Архипов, В.А. Григоренко, А.Л. Ефимов и др. Учеб. пос. по курсу "Тепломассообменные аппараты". -М. Изд. МЭИ, 1997.

Приложение

Таблица П1. Физические свойства воды в состоянии насыщения

Рис. 1. Коэффициент е_Дt = f(P,R) для перекрестного тока. а - для одноходового; б - для двухходового; теплоноситель t₁ перемешивается, теплоноситель t₂ не перемешивается.

Рис. 2. График изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена при их противотоке и прямотоке.

Рис. 3. Коэффициент е_Дt = f(P,R) для параллельно-смешанного тока.

а - с двумя ходами одного из теплоносителей;

б - с тремя ходами одного из теплоносителей

Рис. 4. Кожухотрубчатые рекуперативные теплообменные аппараты:

ж-- с верхней плавающими распределительными камерами;

з -- с сальниковым уплотнением на штуцере.

Размещено на Allbest.ru