2.5 Определение площади поверхности охлаждения.

Площадь поверхности охлаждения определяется по основному выражению теплопередачи:

(2.15)

Откуда

.

Определяется длина труб по формуле:

. (2.16)

Остальные размеры теплообменника определяются с учетом устройства подводящих каналов для прохода воды. Основные размеры подводящих устройств холодильника представлены на рисунке 5.

Рисунок 5 - Основные размеры подводящих устройств холодильника

Скорости теплоносителя в подводящем коллекторе и штуцере должны быть примерно равны. В этом случае их подводящие сечения связаны между собой равенством:

То есть

Выполняется определение размеров подводящих каналов.

Определяется площадь сечения:

Откуда

Полученное значение округляется (в сторону увеличения) до ближайшего стандартного. Принимается d_шт= 0,2 м.

Определяется ширина кольцевого коллектора по формуле:

(2.17)

Определяется высота кольцевого коллектора по формуле:

(2.18)

Определяется высота круглого подхода к трубкам по формуле:

(2.19)

Определяется диаметр наружного кожуха кольцевого канала (коллектора) по формуле:

(2.20)

3 Гидравлический расчет теплообменника

Гидравлический расчет теплообменника необходим, потому что между теплопередачей и потерей давления существует тесная физическая и экономическая связь. Чем больше скорость теплоносителей, тем выше коэффициент теплопередачи и тем компактнее для заданной тепловой производительности теплообменник, а следовательно, меньше капитальные затраты. Но при этом растет сопротивление потоку и возрастают эксплуатационные затраты.

Основной задачей гидромеханического расчета является определение потери давления теплоносителя при прохождении его через аппарат.

Полный перепад давления, необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник, определится по формуле:

г де слагаемые - суммарные потери сопротивления трения на всех участках, местные потери давления, потери обусловленные ускорением потока в канале и затраты на преодоление самотяги. В нашем случае учтем первые три вида потерь, определяемые по формулам (для воды):

n _кан - число подводящих воду каналов (штуцеров).

Т. к Re_в>2500, то движение среды турбулентное и тогда

Местное сопротивление при продольном омывании пучков:

П отери в итоге:

М ощность, затрачиваемая на перемещение теплоносителей через межтрубное пространство, определяется по соотношению:

При выборе оптимальных форм и размеров поверхности нагрева теплообменника принимают наивыгоднейшее соотношение между поверхностью теплообмена и расходом энергии на движение теплоносителей. Это соотношение устанавливается на основе специальных технико-экономических расчетов, которые в нашей курсовой работе не выполняются.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был произведен тепловой и гидравлический расчет противоточного рекуперативного теплообменника для газотурбинной наземной установки замкнутого цикла. Для заданных параметров рабочего тела определены оптимальные размеры рекуператора, которые соответствуют минимальным значениям суммарных потерь тепловой мощности. Оптимальный диаметр кожуха теплообменника - 0,314 метра, оптимальная длина труб – 2,048 метра.

Полный перепад давления, необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник составил Па; мощность, затрачиваемая на перемещение теплоносителя через межтрубное пространство – 855,791 Вт.

.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Теплопередача: Учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с., ил.

2. Термодинамика и теплопередача: Учеб. для авиац. вузов. / Мухачев Г. А., Щукин В. К. – 3-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1991. – 480с.: ил.

3. СТО СГАУ 02068410-004-2007. Общие требования к учебным текстовым документам [Текст] / Методические указания. – Самара, СГАУ, 2007. – 33 с.