Размещено на http://www.allbest.ru/Размещено на http://www.allbest.ru/Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Расчёт воздухоподогревателя

Содержание

1. Задание

2. Тепловой конструктивный расчёт воздухоподогревателя

3. Гидромеханический расчёт воздухоподогревателя

4. Расчёт мощностей тягодутьевых машин

Заключение

Список использованной литературы

1. Задание

1.1 При заданном расходе, параметрах и схеме движения греющего и нагреваемого теплоносителей рассчитать воздухоподогреватель: произвести тепловой, гидромеханический расчёты, по вычисленным размерам начертить теплообменник в масштабе.

2. Исходные данные:

Дымовые газы движутся внутри труб трубчатого воздухонагревателя.

Воздух движется в межтрубном пространстве, поперечно омывая пучки труб.

Воздухонагреватель размещается в газоходе прямоугольного сечения.

Расположение труб в пучке – шахматное.

- Объёмный расход греющих газов при нормальных условиях, V⁰_r = 20

- Средняя скорость газов, W_r = 8

- Температура газов на входе, = 250 ^oC , на выходе, = 120 ^oC

- Температура воздуха на входе, = 10 ^oC

- Температура воздуха на выходе, = 170 ^oC

- Наружный диаметр трубы, d = 51 мм

- Толщина стенки труб, δ = 1,5 мм

- Поперечный шаг труб, S₁ = 80 мм

- Продольный шаг труб, S₂ = 57 мм

- КПД воздушного вентилятора, η_в = 0,85

- КПД дымососа, η_д = 0,65

- Схема движения теплоносителя:

2. Тепловой конструктивный расчёт воздухоподогревателя

Тепловой расчёт теплообменников сводится к совместному решению

уравнений теплового баланса и теплопередачи. Уравнение теплового баланса для воздухонагревателя:

(2.1)

,

где , - массовые расходы газов и воздуха [кг/с],

, – средние значения изобарных теплоёмкостей газов и воздуха [кДж/(кгК)],

– коэффициент, учитывающий тепловые потери в окружающую среду.

Уравнение теплопередачи:

(2.2)

,

где – средний коэффициент теплопередачи [Вт/(м² К)],

- средний температурный напор [^oC],

- поверхность нагрева воздухоподогревателя [м²].

В результате конструктивного теплового расчёта определяются величина поверхности теплообмена и габаритные размеры.

Средние температуры дымовых газов и воздуха

(2.3)

2.2 По данным [1] таб. 6 с.469 и таб. 4 с. 468 (приложения Б и А) определяем физические свойства дымовых газов и воздуха при средних температурах, и заносим их в таблицу 1.

Таблица 1

	ρ, кг/м3	ср, кДж/(кг∙К)	λ∙102, Вт/(м∙К)	ν∙106, м2/с	Pr
Дым. газы	0,77	1,023	3,82	33,4	0,681
Воздух	0,97	1,065	3,10	30,0	0,695

2.3 Определяем действительный объёмный расход дымовых газов при средней температуре:

(2.4)

где = 1,295 – плотность дымовых газов при н.у. (0^oC) из [1] таб. 6 с. 469.

По уравнению теплового баланса находим теплопроизводительность аппарата:

(2.5)

где = 0,995 – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду. Тогда по (2.5):

Для заданной схемы движения теплоносителей (дымовые газы проходят внутри труб) рассчитываем общее число труб в воздухоподогревателе:

(2.6)

где – внутренний диаметр труб воздухоподогревателя.

2.6 Определяем действительный объёмный расход воздуха при средней температуре в теплообменнике из уравнения теплового баланса (2.1):

(2.7)

2.7 При заданной скорости воздуха находим проходное сечение одного хода:

(2.8)

Для вычисления коэффициента теплоотдачи со стороны дымовых газов нужно:

Установить режим течения газов внутри труб. Для этого определяем число Рейнольдса:

(2.9)

где – вязкость газов при из табл. 1, тогда

развитое турбулентное течение газов;

Найти среднюю температуру стенки трубки (коэффициент теплоотдачи со стороны газов примерно в два раза ниже, чем со стороны воздуха):

(2.10)

Определить отношение температуры стенки трубки к температуре газов:

(2.11)

Вычислить поправку, учитывающую влияние изменения физических свойств газа на теплоотдачу, так как 0,5<<1, то поправка определяется по формуле:

(2.12)

Найти критерий Нуссельта для установившегося турбулентного течения газов в трубе на основании [1] формулы (8-11) с. 215:

(2.13)

Определяем средний коэффициент теплоотдачи со стороны дымовых газов

(2.14)

воздухоподогреватель гидромеханический дымовой тягодутьевой теплообменник

Для вычисления коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха необходимо:

Задаться числом рядов в пучке по ходу воздуха:

(2.15)

Установить режим течения воздуха

(2.16)

так как → смешанный режим;

Вычислить коэффициент, учитывающий влияние относительных шагов при

(2.17)

Определить критерий Нуссельта в смешанном режиме при шахматном расположении труб (по [1] формуле (9-4) с. 229)

(2.18)

где а для Тогда (2.18) принимает вид для третьего и последующих рядов:

Найти коэффициент теплоотдачи для третьего и последующих рядов:

Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи (для первого и второго рядов по [1] рис. 9-9 с. 230 приложение В, :

(2.19)

Вычисляем коэффициент теплопередачи в воздухоподогревателе:

(2.20)

где – коэффициент использования поверхности теплообмена.

Определяем средний температурный напор при перекрёстном токе

(2.21)

где

–

среднелогарифмический температурный напор противотока, а – поправка определяемая (по [2] рис. 2 с. 19 приложение Г), в зависимости от вспомогательных величин:

Тогда по (2.21) .

По рассчитанной теплопроизводительности аппарата из (2.2) находим необходимую величину теплопередающей поверхности:

Рассчитываем длину труб теплообменника:

(2.22)

(2.23)

Определяем количество труб в поперечном ряду пучка:

Уточняем число рядов труб по ходу воздуха:

(2.24)

т.к. полученное число отличается от принятого предварительно более чем на 10%, то пересчитываем:

2.16.2

2.16.3

2.16.4

2.16.5

2.16.6

Находим ширину и глубину газохода, в котором размещается поверхность теплообмена:

(2.25)