Министерство образования и науки Российской Федерации

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра теплотехники

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Выполнил: студент гр. ________

______________

Проверил: _________________

г. Пермь, 2009

Содержание

1. Вспомогательные расчеты. Выбор типа калорифера………………………………………………………….. 2

2. Определение температур теплоносителей. Средний

температурный напор…………………………………………………………………………………………………………………… 3

3. Коэффициент оребрения…………………………………………………………………………………………………………………….. 5

4. Теплофизические свойства теплоносителей………………………………………………………………………….. 6

5. Определение коэффициента теплоотдачи для воды и воздуха…………………………………….. 8

6. Определение коэффициента теплопередачи. Поверхность ТОА, компоновка ТОА… 10

Приложение

1. Проверочный расчет ТОА………………………………………………………………………………………………………………………. 12

1.1. Определение конечных температур теплоносителей для перекрестного тока… 12

1.2Температурное поле до и после проверочного расчета…………………………………………………. 13

2. Оценка погрешности коэффициента теплопередачи…………………………………………….……………….. 13

Вывод……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 14

Библиографический список……………………………………………………………………………………………………………………………. 15

1. Вспомогательные расчеты. Выбор типа калорифера.

По расходу воздуха G₂ 6096 кг/час подходят калориферы КФМ-3, КФС-3.

Уточняем тип калорифера по проходному сечению для воздуха

,

где - расход воздуха, кг/с

- плотность воздуха, кг/м³

- скорость воздуха, м/с

Определим среднюю температуру воздуха

где - температура воздуха на входе

- температура воздуха на выходе

По средней температуре воздуха определим его плотность [1]

(10˚C)=1.247 кг/м³

(20˚C)=1.205 кг/м³

(14˚C)=1.2302 кг/м³

Рассчитаем площадь проходного сечения по воздуху

Выбираем калориферную установку с ближайшим по значению проходным сечением:

КФМ-3.

Уточняем скорость воздуха:

2. Определение температур теплоносителей. Средний температурный напор.

Для определения температуры воды на выходе из КФМ-3 воспользуемся уравнением теплового баланса: количество тепла, поданное ежесекундно водой при заданном расходе равно количеству тепла, полученному воздухом при его секундном массовом расходе.[2]

Q₁=Q₂

Q₁=G₁·c₁·Δt₁;

Q₂=G₂·c₂·Δt₂;

где Q- тепловой поток, Вт

G₁- массовый расход воды, кг/с

G₂- массовый расход воздуха, кг/с

Δt₁=t₁^'-t₁^'' – температурный перепад горячего теплоносителя, ˚С

Δt₂=t₂^''-t₂^' – температурный перепад холодного теплоносителя, ˚С

t₁^'- температура воды на входе, ˚С

t₁^''- температура воды на выходе, ˚С

G₁·c₁ ·Δt₁ = G₂·c₂· Δt₂

где с – теплоёмкость, Дж/кг·К

Теплоёмкость воды не зависит от её температуры и равна с₁=4200Дж/кг·К

2 3

с₂= 0,240 ккал/кг=1004,64 Дж/кг·К

5

где n – количество трубок для воды, для КФМ-3 n=16

d_вн=0,018м – внутренний диаметр труб

Считаем, что плотность воды не зависит от её температуры и равна

ρ₁ = 960 кг/м³

Расход воды:

=0,131·960·0,00407=0,512кг/с=1842,64кг/ч

G₂=6096/3600=1.693кг/с

;

Тепловой поток:

G₂·c₂·Δt₂=1.693·1004·18=30596Вт=30,6кВт

Средний температурный напор [1]

где - поправка, = f(P,R)

По вспомогательным величинам P и R определяем поправку по графику /1/

=0,98

Средний температурный напор для перекрёстного тока:

3. Коэффициент оребрения.

- коэффициент оребрения

=F_p+F_n – площадь ребристой поверхности, равная площади ребер F_p и площади стенок в промежутках между ребрами F_n

F_c – площадь внутренней гладкой поверхности.

Поверхность рёбер на 1 пог. метр длины трубы

- длина и ширина ребра, м

- наружный диаметр трубок, м

- число труб в секции

число рёбер на 1 п.м. трубы:

Для КФМ-3 =0,084м

=0,116м

=0,022м

=4

Площадь стенки трубы в промежутках между ребрами на 1 п.м. трубы:

F_n=(π·d_н- π·d_н·n_р·δ)·n_тр=(3,14·0,022-3,14·0,022·180·0,0005) ·4=0,252м²

δ – толщина ребра, м

Площадь внутренней гладкой поверхности на 1 п. м. трубы:

F_c=π· d_вн ·n_тр=3,14·0,018·4=0,226м²

=(2,96+0,252)/0,226=14,21