Раздел 3 Прикладные вопросы теплотехники

Тема 3.1 Теплообменные аппараты

Назначение, классификация и схемы теплообменных аппаратов(ТА). Конструктивный поверочный тепловые расчеты.

Для понимания теплового расчета ТА необходимо знать основные положения теплопроводности, конвективного теплообмена, в том числе при фазовых превращениях теплоносителей, и лучистого теплообмена.

В основе всех тепловых расчетов ТА лежат два уравнения: теплового баланса и теплопередачи, независимо от того, проектируется ли новый аппарат или оцениваются теплопередающие возможности существующего.

Особое внимание следует уделить анализу изменений температуры теплоносителей по длине каналов циркуляции. В них температура теплоносителей может убывать, возрастать и оставаться неизменной (например, при кипении или конденсации одного из теплоносителей).

Литература [1,c.112-117,121-128]

Вопросы для самопроверки:

1. Можно ли в прямоточном ТА добиться равенства конечных температур теплоносителей?

2. Можно ли в противоточном ТА добиться равенства конечных температур теплоносителей?

3. Чем выгоден противоточный ТА по сравнению с прямоточным?

4. Когда одинаковы величины среднелогарифмического и среднеарифметического температурных напоров?

5. Когда практически одинакова эффективность прямоточного и противоточного ТА?

4. Контрольная работа

Контрольная работа предназначена для проверки знаний студентов, полученных при изучении разделов и тем программы. Одновременно студент должен научиться пользоваться нормативными документами (ГОСТами) и рекомендуемыми справочными материалами с тем, чтобы уметь в дальнейшем правильно выбрать материал при курсовом и дипломном проектировании.

Перед выполнением контрольной работы рекомендуется ознакомиться с ходом решения аналогичных задач по учебной литературе.

При этом целесообразно запомнить (выписать) примерные значения исходных и вычисляемых параметров задачи.

Контрольные задачи составлены по многовариантной системе, в соответствии с которой исходные данные выбираются из таблиц по последней и предпоследней цифрам шифра (личного номера) студента-заочника. Вариант работы должен соответствовать шифру. Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.

При выполнении контрольных задач необходимо соблюдать следующие условия:

-работа выполняется на листах формата А4 по ГОСТ 2.301-68;

-выписывать условие задачи и исходные данные;

-решение задач сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины представляются в формулу и откуда они берутся (из условия задачи, из справочника или были определены выше и т.п.). При оформлении текста заголовков, иллюстраций таблиц и приложений следует руководствоваться требованиями ГОСТ Р1.5-2002, ГОСТ 2.105-95;

-вычисления проводить в системе СИ, ход решения должен быть последовательным. После решения задачи нужно дать краткий анализ полученных результатов и сделать выводы. Всегда, если это возможно, нужно осуществлять контроль своих действий и оценивать достоверность полученных численных данных. Применяемые наименования величин должны соответствовать требованиям ГОСТ 8.417-2003 и ОК015-94;

-выполнение иллюстраций в форме графиков и диаграмм выполняют в соответствии с Р-50-77-88;

-в конце работы привести список использованной литературы и поставить свою подпись. Сведения об использованных источниках приводятся в порядке их упоминания на ГОСТ 7.1-2003;

-исправления по замечаниям рецензента должны быть записаны отдельно на чистых листах после заголовка “Исправления по замечаниям”.

Работа, в которой вышеуказанные пункты не выполнены, не проверяются.

5. Задание на контрольную работу

Задача №1

В идеальный поршневой компрессор поступает М кг воздуха с начальными параметрами Р1=0,1 МПа и t1=27С. Воздух сжимается до давления Р2.

Определить начальный V1 и конечный V2 объемы (м³), конечную температуру t2 (°C), изменение внутренней энергии ∆U (кДЖ) и энтропию ∆S (кДж/К), L-работу сжатия (кДж), теоретическую работу, затрачиваемую на привод компрессора Lк (кДж) и при изобарном охлаждении воздуха в промежуточных охладителях Q0 (кДж).

Расчет произвести последовательно для одноступенчатого компрессора с политропным сжатием и промежуточным охлаждением воздуха. Показатель политропы ля отдельных ступеней принять одинаковыми и равными n.

Дать свободную таблицу результатов. Провести в P,V-координатах совмещенную индикаторную диаграмму рассмотренных вариантов компрессора и изобразить процессы сжатия в T,s-координатах.

Данные необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 1

Таблица 1

Последняя цифра шрифта	n	Предпоследняя цифра шрифта	P2, МПа	М, кг
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	1,25 1,22 1,24 1,21 1,20 1,30 1,27 1,26 1,33 1,23	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,9 1,0 0,85 0,8 0,95 0,9 0,85 0,9 0,8 0,85	0,08 0,11 0,14 0,17 0,20 0,23 0,26 0,29 0,31 0,34

Расчет провести без учета зависимости теплоемкости воздуха от температуры.

Степень повышения давления в отдельных ступенях многоступенчатого компрессора πст принять одинаковой, определяя ее из выражения πст=z√P2/p1, где z- число ступеней сжатия (количество цилиндов компрессора).

Построение в P,V-и T,s-координатах провести в определенном масштабе с учетом заданных и рассчитанных значений P,V и T.

Ответить на вопросы:

1. При каких условиях для отдельных ступеней многоступенчатого компрессора справедливы равенства: конечных температур; работ сжатия; работ, затрачиваемых на привод; кол-во теплоты, отводимых сжатии; кол-во теплоты при изобарном охлаждении воздуха в отдельных промежуточных охладителях? 2. Что дает многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением по сравнению с одноступенчатым.