МИНОБРНАУКИ РОССИИ РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

(номер группы)

Москва, 20

1

2

Введение

Целью выполнения данной курсовой работы является закрепление полученных теоретических знаний, наработка практических навыков применения этих знаний при решении инженерных задач.

На текущий момент практически во всех отраслях проводятся термодинамические расчеты, в том числе для нефтяной и газовой промышленности. Все процессы данной отрасли, начиная с бурения скважин и кончая транспортировкой нефтепродуктов потребителю, связаны с контролем и регулирование температурного баланса углеводородов. Данная задача является приоритетной при их хранения и транспортировки.

Развитие термодинамики пришлось на 19 век, где можно отметить 3 периода:

1-ый период - этап в становления. Он напрямую связан с именем Карно, который в 1824 году в работе "Размышления о движущей и нестабильной силе огня" по существу сформулировал первое и второе термодинамические начала.

2-ой период продолжился до 60-х годов. В то время известны в научных кругах физики Европы, такие как: англичанин Дж. Джоуль, немецкий исследователь Готлиб, известный под псевдонимом Р. Клаузиус и У. Томсон. Этих же идей придерживался русский исследователь М.В. Ломоносов в конце 18 века.

3-ий этап открывает австрийский ученый и член Санкт-Петербургской Академии Наук Людвиг Больцман, которые с помощью многочисленных экспериментов установили взаимосвязь механической и тепловой формы движения, доказав, что в основе теплоты в первую очередь лежит механическое движение молекул и атомов.

Говоря о термодинамике нельзя не упомянуть о выдающемся советском ученом Николае Иовиче Белоконе (1899-1970). Одно из его главнейших направлений научной деятельности - работы по термодинамике. Им пересмотрены методы построения основных принципов термодинамики, дан новый состав постулатов, обоснован новый принцип - второе начало

3

термодинамики. Система внешних балансов классической термодинамики для обратимых процессов дополнена соотношениями термодинамики рабочего тела для реальных процессов, разработаны основные теории предельных состояний вещества и др.

Он работал при кафедре термодинамики и тепловых двигателей в Губкинском университете. Вокруг него зарождался мощный научный потенциал профессоров, преподавателей и аспирантов ВУЗа. Специалисты нефтяной и газовой промышленности вместе с коллективом кафедры термодинамики и тепловых двигателей успешно продолжают решать прикладные задачи энергетического комплекса нашей страны.

Т е м о й к у р с о в о й р а б о т ы п о т е р м о д и н а м и к е я в л я е т с я, «Термодинамический расчет теплообменного аппарата «труба в трубе».

4

Теоретическая часть

Основы

Теплообменным аппаратом называется любое устройство, в котором осуществляется процесс передачи тепла от одной среды (горячего теплоносителя) к другой (холодному теплоносителю). В качестве теплоно сителей в теплообменных аппаратах (теплообменниках) используются разнообразные жидкости, газы, пары в широком диапазоне давлений и температур. Теплообменные аппараты классифицирую по следующим признакам:

1.По принципу действия:

1.1.Поверхностные (передача тепла от одного теплоносителя к другому осуществляется с участием твёрдой стенки);

1.1.1.Рекуперативные (тепло от одного теплоносителя к другому передаётся через разделяющую их стенку);

• Примеры: паровые котлы, подогреватели, конденсаторы.

1.1.2.Р е г е н е р ат и в н ы е (т е п л о н о с и т е л и п о п е р е м е н н о соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева, тем самым сначала аккумулируя тепло горячего теплоносителя, а затем отдавая тепло холодному теплоносителю).

• Примеры: регенераторы мартеновских и сталеплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей.

1.2.С м е с и т е л ь н ы е (т е п л о о б м е н о с у щ е с т в л я е т с я п у т ё м непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных теплоносителей).

• Примеры: башенные охладители (градирни), скрубберы.

2.По движению теплоносителей:

2.1.Прямоток (направление горячего и холодного теплоносителей совпадает);

2.2.Противоток (направление их движения противоположно);

2.3.Поперечный ток (направления движений пересекаются).

5

Наиболее распространённым типом являются кожухотрубные теплообменники. Они имеют большую поверхность нагрева и применяются для нагревания или охлаждения жидкостей и газов. Тем не менее простейшим теплообменным аппаратом считается теплообменник типа "трубе в трубе": в наружную трубу вставлена труба меньшего диаметра (рисунок 1). Внутренние трубы могут быть гладкими или, в зависимости от назначения, иметь продольные рёбра на внешней стороне. Теплообменники типа "труба в трубе" обычно составляются из нескольких секций и используются преимущественно при невысоких скоростях потоков и высоких температурах и давлениях из-за сравнительно небольших диаметров труб.

Рис. 1. Схемы теплообменников типа: кожухотрубчатый (слева) и труба в трубе (справа).

6