Зміст

Завдання…………………………………………………………………………………. Вступ……………………………………………………………………………………… Розрахунок теплообмінного апарату…………………………………………… Вибір швидкості гарячого теплоносія в трубах ………………………………. Розрахунок витрат гарячого теплоносія……………………………………...... Розрахунок площі поперечного перерізу трубки для гарячого теплоносія…. Розрахунок кількості трубок в теплообмінному апараті ……………………… Розрахунок фактичної швидкості руху гарячого теплоносія………………..... Розрахунок площі поперечного перерізу між трубного простору ТА……...... Розрахунок масової витрати холодного теплоносія……………………….…... Розрахунок процесу теплообміну в теплообмінному апараті (перше наближення)……………………………………………………………………………. Розрахунок теплообміну в середині трубок…………………………………..... Розрахунок теплообміну ззовні трубок………………………………................ Розрахунок коефіцієнта теплопередачі………………………………................ Розрахунок температури стінки трубок……………………………………....... Розрахунок процесу теплообміну в теплообмінному апараті (друге наближення)……………………………………………………………………………. 1.9.1. Розрахуноктеплообмінувсередині трубок……………………………... Розрахунок довжини теплообмінного апарату………………………............... 2.Розрахунок теплотраси………………………………………………………… 2.1.Розрахунок гарячої гілки теплотраси………………………………………….. 2.1.1. Розрахунок діаметру трубопроводу……………………………………………. 2.1.2. Розрахунок втрат тепла з поверхні трубопроводу………………….................. 2.1.3.Втрати тепла з гарячої гілки теплотраси………………………………………. 2.1.4.Критичний діаметр ізоляції………………………………………….................. 2.2.Розрахунок холодної гілки теплотраси…………………………….................... 2.2.1.Розрахунок діаметру трубопроводу……………………………………………. 2.2.2. Розрахунок втрат тепла з поверхні трубопроводу……………………….......... 2.2.3. Втрати тепла з холодної гілки теплотраси…………………………………….. 2.2.4. Критичний діаметр ізоляції……………………………………………………... 3. Розрахунок котла……………………………………………………………........ 3.1. Розрахунок втрат тепла з поверхні котла………………………………………. 3.2. Визначення товщини ізоляції котла……………………………………………. 3.3. Внутрішній баланс котла…………………………………………………........... 3.3.1. Знаходження конвективної складової балансу………………………................ 3.3.2.Розрахунок степеня чорноти димових газів………………………………........ 3.3.3. Розрахунок променевої складової балансу……………………………….......... 3.4.Розрахунок фактичних розмірів котла…………………………...……….......... Література…………………………………………………………………………………

3 4 5 5 5 6 7 7 7 8 8 8 10 11 11 13 13 14 16 16 16 17 21 21 21 21 22 24 24 25 25 27 28 28 30 31 31 35

Вступ

Досягнення сучасної промисловості, техніки стали можливими у результаті опанування потужних джерел енергії - гідравлічних, парових і газових турбін, паросилових установок, двигунів. Провідну роль в розвитку енергетики займає тепломасообмін, який розглядає основні механізми передачі теплоти (теплопровідність, конвекція, промінювання), і являється теоретичною базою для створення теплоенергетичних машин і установок.

На сучасному етапі розвитку енергетики неможливо обійтися без застосування|вживання| теплообмінних|теплообмін| апаратів. Теплообмінний апарат – це пристрій, в якому відбувається передача теплоти від гарячого теплоносія до холодного. За принципом дії всі теплообмінні апарати поділяються на: рекуперативні, регенеративні та змішуючи.

Метою даної курсової роботи є виконання теплового розрахунку теплообмінного апарата. Тепловий розрахунок зводиться до визначення площ поверхонь теплообміну та втрат тепла елементів теплової мережі, яка буде складатися з котла, теплотраси та теплообмінного апарату.

1. Розрахунок рекуперативного теплообмінного апарату (та)

Теплообмінними апаратами називаються пристрої, в яких відбувається процес передачі тепла від одного теплоносія до іншого.

Рекуперативними називаються теплообмінники, в яких гарячий і холодний теплоносії протікають одночасно, і теплота передається через стінку, що їх розділяє (котли, підігрівачі, випаровувачі, конденсатори та ін.).

Рис. 1.1. Кожухотрубний, рекуперативний, одноходовий теплообмінний апарат безперервної дії.

1 – корпус або кожух; 2 –теплообмінні труби; 3 – трубні решітки; 4 – днища або кришки розподільчої камери; 5 – фланці.

1. – рух гарячого теплоносія; 2-2 – рух холодного теплоносія.

1.1.Вибір швидкості гарячого теплоносія в трубах

Приймаємо швидкість руху гарячого теплоносія рівною:

.

1.2.Розрахунок масової витрати гарячого теплоносія

Запишемо рівняння теплового балансу ТА:

, (1)

де - масова витрата гарячого теплоносія, кг/с;

- масова витрата холодного теплоносія, кг/с;

- середня ізобарна теплоємність гарячого теплоносія, кДж/(кг·К);

- середня ізобарна теплоємність холодного теплоносія, кДж/(кг·К);

- температура гарячого теплоносія на вході в ТА, ^оС;

- температура гарячого теплоносія на виході з ТА, ^оС;

- температура холодного теплоносія на вході в ТА, ^оС;

- температура холодного теплоносія на виході з ТА, ^оС.

Визначаємо середньоарифметичне значення температури гарячого теплоносія, ^оС

, (2)

.

При цій температурі, методом інтерполювання, визначаємо фізичні властивості гарячого теплоносія(Вода), ( ), [6, додаток 1, табл. 1, ст. 25].

З рівняння (1) знаходимо масову витрату гарячого теплоносія, кг/с

,

де - загальна теплова потужність тепломережі, кВт.

1.3.Розрахунок площі поперечного перерізу трубки для гарячого теплоносія

Масова витрата теплоносія, з іншого боку, буде записана через рівняння нерозривності потоку:

, (3)

де - швидкість руху гарячого теплоносія, м/с (див. п. 1.1);

f₁ – площа поперечного перерізу трубки, м²;

– густина гарячого теплоносія, кг/м³.

З формули (3) площа поперечного перерізу трубки рівна:

,

.

Згідно [1, табл. 2.15, ст. 110] приймаємо стандартні значення діаметрів теплообмінних труб:

• внутрішній ;

• зовнішній = ;

• товщина стінки трубки

Значення площі поперечного перерізу теплообмінної трубки визначається за формулою, м²

(4)

1.4.Розрахунок кількості трубок в теплообмінному апараті

Теоретична кількість трубок в ТА визначається за формулою,

, (5)

Згідно [1, табл. 2.13, ст. 107] приймаємо стандартну кількість трубок в ТА рівною:

Крок між трубками в трубній решітці визначається за формулою, м

_, (6)

Внутрішній діаметр кожуха ТА визначається за формулою, м

, (7)

Округляємо отримане значення до стандартного значення згідно ГОСТ 9617-79, [1, ст. 108].Приймаємо

1.5.Розрахунок фактичної швидкості руху гарячого теплоносія

Фактична швидкість гарячого теплоносія визначається за формулою, м/с

, (8)