Краткая аннотация дисциплины «Тепломассообмен»

Теплопроводность стационарная. Конвекция, излучение. Теплообменные аппараты и методика их расчёта.

Вопросы, подлежащие изучению в курсе

	Способы теплообмена между телами. Явления, изучаемые теплопередачей.
	Теплопроводность, как физическое явление. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности.
	Теплопроводность через плоскую стенку, в т.ч. многослойную.
	Теплопроводность через цилиндрическую стенку, в т.ч. многослойную.
	Природа конвективного теплообмена. Закон Ньютона. Коэффициент теплоотдачи.
	Основы теории подобия. Критерии подобия. Критериальные уравнения.
	Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в каналах и при продольном обтекании.
	Теплоотдача при свободном движении жидкости.
	Теплоотдача при поперечном обтекании труб и трубных пучков.
	Физическая природа излучения. Понятие лучистого теплового потока.
	Законы излучения: закон Планка, закон Вина, закон Стефана-Больцмана, закон Ламберта.
	Лучистый теплообмен между телами.
	Понятие теплопередачи, как процесса совместного действия всех видов теплообмена.
	Теплопередача через плоскую стенку, в т.ч. многослойную.
	Теплопередача через цилиндрическую стенку, в т.ч. многослойную.
	Типы теплообменных аппаратов. Температурный напор. Схемы движения теплоносителей.
	Расчёт рекуперативного теплообменного аппарата.
	Расчёт регенеративного теплообменного аппарата.
	Расчёт смесительного теплообменного аппарата.
	Сравнение эффективности прямоточной и противоточной схем движения теплоносителей.
	Способы повышения интенсивности теплопередачи в теплообменных аппаратах.

Рекомендуемая учебная литература:

Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.- М.: Энергия, 1977.-344 с.

1. Исходные данные для расчёта рекуперативного теплообменника:

t₁' = t_нач ºС – начальная температура теплоносителя (воды); «_______»

t₁'' = t_кон ºС – конечная температура теплоносителя (воды); «_______»

t₂' = t_нач ºС – начальная температура воздуха; «_______»

t₂'' = t_кон ºС – конечная температура воздуха; «_______»

Производительность теплообменника по воздуху: L = _____________м³/час;

Расчётная схема теплообменника

t₁' = _____ ^оС

G₁ = ______ кг/с

t₂' = _____ ^оС t₂'' = ______ ^оС

G₂ = ______ кг/с

t₁'' = ______ ^оС

2. Вычисляем средние температуры греющего и нагреваемого теплоносителей для определения теплофизических параметров:

греющий теплоноситель - вода:

t_1ср = (t₁' + t₁'')/2 = ( ___ + ___ )/2 = ____ º С;

ρ₁ = ____________ кг/м³

с₁ = ____________ кДж/(кг º С);

нагреваемый теплоноситель - воздух:

t_2ср = (t₂' + t₂'')/2 =( _____ + _____ )/2 =_______ º С;

ρ₂ = ___________ кг/м³

с₂ = ____________ кДж/(кг º С);

3. Определяем массовый секундный расход нагреваемого теплоносителя – воздуха:

L

G₂ = —— ρ₂ = __________ (кг/с);

3600

4. Определяем балансовую теплопроизводительность воздухонагревателя:

Q = G₂ с₂ ( t₂'' – t₂' ) = ______ кВт;

5. Определяем массовый секундный расход греющего теплоносителя – воды:

Q ______

G₁ = ————— = ———————— = ____ (кг/с);

С₁ (t₁' – t₁'' ) 4,19 ( ___ – ___ )

6. Определяем водяные эквиваленты теплообменивающихся сред:

вода: W₁ = G₁ · c₁ = ___ · 4,19 = _____ кВт/^оС;

воздух: W₂ = G₂ · c₂ = ___ · 1,005 = _____ кВт/^оС;

7. Определяем среднелогарифмический температурный напор:

t ^оС

t ₁' = ___ ^оС

∆t_б = ___ ^оС

t₁'' = ___ ^оС

t₂'' = ___ ºС

∆t_м = ___ ^оС

t₂' = ___ ºС

F (м²)

∆t_б = t₁' – t₂''= ___ ^оС; ∆t_м = t₁'' – t₂' = ___ ºС

∆t_б – ∆t_м ___ – ___

∆t_лог = ————— = ————— = ____ ^оС

∆t_б ___

ln —— ln ——

∆t_м ___

8. Находим определяющие температуры теплоносителей.

Величины определяющих температур для теплообменивающихся сред выбирается в зависимости от соотношения их водяных эквивалентов W₁ и W₂. Для среды с большим водяным эквивалентом определяющая температура принимается как среднее арифметическое начальной и конечной температур этой среды, а для среды с меньшим водяным эквивалентом – путём прибавления или вычитания (в зависимости от того, какая среда более нагрета) среднелогарифмического температурного напора к определяющей температуре среды с большим водяным эквивалентом.

Если W1 > W2 t1опр = t1ср = (t1' + t1'')/2 = = ( ___ + ___ )/2 = ____ º С; t2опр = t1опр − ∆tлог = = ___ − ___ = ____ º С;

Если W2 > W1 t2опр = t2ср = (t2' + t2'')/2 = = ( ___ + ___ )/2 = ____ º С; t1опр = t2опр + ∆tлог = = ___ + ___ = ____ º С;

При полученных определяющих температурах определяем значения теплофизических характеристик среды для вычисления коэффициента теплоотдачи:

греющая среда 1 (вода) t_1опр = ______ º С:

ρ₁ = ________ кг/м³

λ₁ = ________ Вт/(м º С);

ν₁ = ________ м²/с,

с₁ = ________ кДж/(кг º С);

Pr_1ж = ______;

греющая среда 2 (воздух) t_2опр = ______ º С:

ρ₂ = _________ кг/м³

λ₂ = _________ Вт/(м º С);

ν₂ = _________ м²/с,

с₂ = _________ кДж/(кг º С);

Pr_2ж = _______;

Определяющую температуру стенки принимаем как среднюю арифметическую из определяющих температур t_1опр и t_2опр :

t_{опр ст} = (t_1опр + t_2опр)/2 = ( ___ + ___ )/2 = ____ º С;

Pr_ст = ______;

9. Предварительный выбор теплообменника производим исходя из рекомендованной массовой скорости воздуха в живом сечении (vρ) = 8 – 10 кг/(с м²):

G₂

F_треб = —— = —— = ____ м²;

(vρ) 10,0

Предварительно принимаем к рассмотрению теплообменник с биметаллическими теплообменными элементами типа КСк3-___ с площадью фронтального сечения по воздуху F_фронт = ____ м², площадью живого сечения для прохода теплоносителя f = 0,00085 м², с расчётной поверхностью теплообмена F_тоб = _____ м², количество рядов труб по ходу воздуха – 3, расположение теплообменных труб в пучке – шахматное.

10. Определяем коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя – воды – к внутренним стенкам теплообменных трубок.