Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет»

Кафедра гидравлики и теплотехники

Курсовой проект По тепломассообмену Расчет и проектирование водонагревателей

Подготовил: Студент II курса,

Группы Т-13, Астафьев Р.А.

Проверил: Лукс А.Л.

Самара 2012

Содержание

1. Классификация теплообменных аппаратов.

2. Основы теории расчёта рекуперативных теплообменных аппаратов на стационарных режимах.

3. Расчёт теплообменных аппаратов с использованием метода безразмерных характеристик.

3.1 Безразмерные характеристики.

4. Расчет водо-водяного теплообменника.

5. Расчет пароводяного теплообменника.

6. Графики изменения температур в теплообменниках.

7. Предназначение подогревателей.

8. Вывод.

1. Классификация теплообменных аппаратов

Теплообменным аппаратом называется устройство, предназначенное для передачи тепла от одного теплоносителя другому.

По принципу действия теплообменные аппараты могут быть разделены на четыре группы:

1. рекуперативные;

2. регенеративные;

3. смесительные;

4. с внутренними источниками тепла.

Рекуперативные теплообменные аппараты представляют собой устройства, в которых две жидкости с различными температурами движутся в пространстве, разделённом твёрдой стенкой. Процесс передачи тепла в них происходит за счёт конвекции и теплопроводности стенки, а также излучения в том случае, когда теплоносителем является излучающий газ. Примером таких аппаратов являются водонагреватели, отопительные приборы, воздухонагреватели и т. д.

Регенераторы – такие теплообменные аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева через определённые промежутки времени омывается то горячей, то холодной жидкостью. Сначала поверхность регенератора отбирает теплоту от горячей жидкости и нагревается, затем в другой промежуток времени поверхность регенератора отдаёт энергию холодной жидкости. Следовательно, теплообмен в регенераторах осуществляется в нестационарных условиях. Примером таких аппаратов могут служить воздухоподогреватели мартеновских и доменных печей, теплообменники – теплоутилизаторы с вращающейся насадкой и т.д.

В смесительных аппаратах теплопередача осуществляется при непосредственном контакте и смешении горячей и холодной жидкостей. К ним относятся различные смесительные нагреватели – водоструйные, пароструйные и т.д.

В теплообменниках с внутренними источниками тепла применяются не два как обычно, а один теплоноситель, который получает теплоту, выделенную в самом аппарате. Примером таких аппаратов могут служить ядерные реакторы, электронагреватели и другие устройства.

В основу классификации теплообменников может быть положен способ компоновки теплопередающей поверхности или же ее конфигурация: теплообменники типа «труба в трубе», кожухотрубчатые, с прямыми трубками, змеевиковые, пластинчатые, ребристые и т.д.

По относительному движению теплоносителей рекуперативные теплообменники разделяют на прямоточные, противоточные, перекрёстно-точные и со смешанным направлением движения теплоносителей.

Если в теплообменном аппарате первичный (горячий) и вторичный (холодный) теплоносители движутся параллельно в одном направлении, то такая схема движения называется прямоточной (рис. 1.1 а). Если теплоносители протекают параллельно, но в противоположных направлениях, то такая схема движения называется противоточной (рис. 1.1 б). Если жидкости движутся во взаимно перпендикулярных направлениях, то такая схема называется перекрёстно-точной (рис. 1.1 в). Помимо таких простых схем движения осуществляются и более сложные, например, многократно перекрёстно-точные (рис. 1.1 г).

Рис. 1.1 Схемы движения теплоносителей в теплообменниках:

а – прямоток;

б – противоток;

в – перекрёстный ток;

г – многократный перекрёстный ток

На рис. 1.2 представлены графики изменения температур теплоносителей для различных схем движения теплоносителей.

Рис. 1.2 Графики изменения температур теплоносителей

по длине теплообменника:

а – при прямоточной схеме движения теплоносителей;

б – при противоточной;

в – при прямоточной схеме движения теплоносителей с одним конденсирующимся теплоносителем