Расчёт воздухоподогревателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Расчёт воздухоподогревателя

Содержание

1. Задание

2. Тепловой конструктивный расчёт воздухоподогревателя

3. Гидромеханический расчёт воздухоподогревателя

4. Расчёт мощностей тягодутьевых машин

Заключение

Список использованной литературы

1. Задание

1.1 При заданном расходе, параметрах и схеме движения греющего и нагреваемого теплоносителей рассчитать воздухоподогреватель: произвести тепловой, гидромеханический расчёты, по вычисленным размерам начертить теплообменник в масштабе.

1.2 Исходные данные:

Дымовые газы движутся внутри труб трубчатого воздухонагревателя.

Воздух движется в межтрубном пространстве, поперечно омывая пучки труб.

Воздухонагреватель размещается в газоходе прямоугольного сечения.

Расположение труб в пучке - шахматное.

- Объёмный расход греющих газов при нормальных условиях, V⁰_r = 20

- Средняя скорость газов, W_r = 8

- Температура газов на входе, = 250 ^oC , на выходе, = 120 ^oC

- Температура воздуха на входе, = 10 ^oC

- Температура воздуха на выходе, = 170 ^oC

- Наружный диаметр трубы, d = 51 мм

- Толщина стенки труб, ? = 1,5 мм

- Поперечный шаг труб, S₁ = 80 мм

- Продольный шаг труб, S₂ = 57 мм

- КПД воздушного вентилятора, ?_в = 0,85

- КПД дымососа, ?_д = 0,65

- Схема движения теплоносителя:



2. Тепловой конструктивный расчёт воздухоподогревателя

Тепловой расчёт теплообменников сводится к совместному решению

уравнений теплового баланса и теплопередачи. Уравнение теплового баланса для воздухонагревателя:

,

где , - массовые расходы газов и воздуха [кг/с],

, - средние значения изобарных теплоёмкостей газов и воздуха [кДж/(кгК)],

- коэффициент, учитывающий тепловые потери в окружающую среду.

Уравнение теплопередачи:

,

где - средний коэффициент теплопередачи [Вт/(м² К)],

- средний температурный напор [^oC],

- поверхность нагрева воздухоподогревателя [м²].

В результате конструктивного теплового расчёта определяются величина поверхности теплообмена и габаритные размеры.

Средние температуры дымовых газов и воздуха

2.2 По данным [1] таб. 6 с.469 и таб. 4 с. 468 (приложения Б и А) определяем физические свойства дымовых газов и воздуха при средних температурах, и заносим их в таблицу 1.

Таблица 1

	?, кг/м3	ср, кДж/(кг•К)	?•102, Вт/(м•К)	?•106, м2/с	Pr
Дым. газы	0,77	1,023	3,82	33,4	0,681
Воздух	0,97	1,065	3,10	30,0	0,695

2.3 Определяем действительный объёмный расход дымовых газов при средней температуре:

где = 1,295 - плотность дымовых газов при н.у. (0^oC) из [1] таб. 6 с. 469.

По уравнению теплового баланса находим теплопроизводительность аппарата:

где = 0,995 - коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду. Тогда по (2.5):

Для заданной схемы движения теплоносителей (дымовые газы проходят внутри труб) рассчитываем общее число труб в воздухоподогревателе:

где - внутренний диаметр труб воздухоподогревателя.

2.6 Определяем действительный объёмный расход воздуха при средней температуре в теплообменнике из уравнения теплового баланса (2.1):

2.7 При заданной скорости воздуха находим проходное сечение одного хода:



Для вычисления коэффициента теплоотдачи со стороны дымовых газов нужно:

Установить режим течения газов внутри труб. Для этого определяем число Рейнольдса:

где - вязкость газов при из табл. 1, тогда

развитое турбулентное течение газов;

Найти среднюю температуру стенки трубки (коэффициент теплоотдачи со стороны газов примерно в два раза ниже, чем со стороны воздуха):

Определить отношение температуры стенки трубки к температуре газов:

Вычислить поправку, учитывающую влияние изменения физических свойств газа на теплоотдачу, так как 0,5<<1, то поправка определяется по формуле:

Найти критерий Нуссельта для установившегося турбулентного течения газов в трубе на основании [1] формулы (8-11) с. 215:

Определяем средний коэффициент теплоотдачи со стороны дымовых газов

воздухоподогреватель гидромеханический дымовой тягодутьевой теплообменник

Для вычисления коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха необходимо:

Задаться числом рядов в пучке по ходу воздуха:

Установить режим течения воздуха

так как > смешанный режим;

Вычислить коэффициент, учитывающий влияние относительных шагов при

Определить критерий Нуссельта в смешанном режиме при шахматном расположении труб (по [1] формуле (9-4) с. 229)

где а для Тогда (2.18) принимает вид для третьего и последующих рядов:

Найти коэффициент теплоотдачи для третьего и последующих рядов:

Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи (для первого и второго рядов по [1] рис. 9-9 с. 230 приложение В, :

Вычисляем коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе:

где - коэффициент использования поверхности теплообмена.

Определяем средний температурный напор при перекрёстном токе

где

-

среднелогарифмический температурный напор противотока, а - поправка определяемая (по [2] рис. 2 с. 19 приложение Г), в зависимости от вспомогательных величин:



Тогда по (2.21) .

По рассчитанной теплопроизводительности аппарата из (2.2) находим необходимую величину теплопередающей поверхности:

Рассчитываем длину труб теплообменника:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определяем количество труб в поперечном ряду пучка:

Уточняем число рядов труб по ходу воздуха:

т.к. полученное число отличается от принятого предварительно более чем на 10%, то пересчитываем:



2.16.2

2.16.3

2.16.4

2.16.5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.16.6

Находим ширину и глубину газохода, в котором размещается поверхность теплообмена:



3. Гидромеханический расчёт воздухоподогревателя

Основная задача - определение потерь давления теплоносителей (гидравлических сопротивлений) в теплообменном аппарате. Результаты расчёта служат основой для определения мощности дымососа и вентилятора. Полный перепад давлений, необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник, находится из [1] по формуле (20-1) с. 460

где - сумма сопротивлений трения на всех участках поверхностей теплообмена, Па;

- сумма потерь давления в местных сопротивлениях, Па;

- сумма потерь давления, обусловленных ускорением потока в неизотермических условиях, Па;

сумма потерь давления из-за самотяги, Па.

Расчёт газового тракта:

Находим коэффициенты сопротивления по [2] рис. 3 с. 20 (приложение Д) с помощью отношения меньшего сечения для прохода дымовых газов к большему:

Тепловой конструктивный расчёт воздухоподогревателя

Вычисляем (пользуясь особенностями теплового расширения) скорость газов на входе:



где - плотность дымовых газов при .

Рассчитываем местное сопротивление входа:

3.1.4 Находим скорость газов на выходе:

где - плотность дымовых газов при .

Определяем потери давления на выходе:

Рассчитываем коэффициент сопротивления потока при неизотермическом сжатии ([1] по формуле (20-6) с. 461):

Вычисляем потери давления, обусловленные силами трения:

Находим потери давления при ускорении потока:

Определяем потери давления из-за самотяги:

где - плотность окружающей среды при

Вычисляем потери давления газового тракта по (3.1):

.

Расчёт воздушного тракта:

Находим диагональный шаг:

Определяем коэффициент, учитывающий геометрическую форму:

так как , то число Эйлера вычисляем по формуле ([1] формула (20-9) с. 462):

Рассчитываем местное сопротивление шахматного пучка труб:



Определяем гидравлическое сопротивление по воздушной стороне:

4. Расчёт мощностей тягодутьевых машин

производится по формуле:

где V - объёмный расход среды, перемещаемый тягодутьевой машиной,

- КПД дымососа или вентилятора.

Для расчёта мощности дымососа находим объёмный расход дымовых газов при :

Определяем мощность дымососа по (4.1):

Для нахождения мощности вентилятора высчитываем расход воздуха при :



Заключение

При проектировании данного воздухонагревателя были рассчитаны все необходимые данные для его конструирования, так же к проекту прилагается чертёж с размерами.

Основные параметры:

· Теплопроизводительность аппарата

· Необходимая величина теплопередающей поверхности

· Число рядов труб по ходу воздуха

· Длина труб

· Ширина газохода

· Глубина газохода

· Потери давления в воздушном тракте

· Потери давления в газовом тракте

· Мощность дымососа

· Мощность вентилятора

Список использованных источников

1 Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. - М.: Энергия, 1975. - 487 с.

2 Расчёт воздухонагревателя. Методические указания к курсовой работе/ Сост.: Сунцов А.И., Мусатов Ю.В. Саратов, СПИ. 1983. - 25 с.

3 Аэродинамический расчёт котельных установок. Нормативный метод. - Л.: Энергия. 1977, 256 с.

4 Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977. - 413 с.

Размещено на Allbest.ru