Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к курсовой работе НГД.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
453.12 Кб
Скачать

Министерство образования Российской Федерации

Ухтинский государственный технический университет

Теплотехника

методические указания

Задание на курсовую работу ,

контрольные задание,

справочный материал для студентов специальности

ПЭМГ,РЭНГМ заочной формы обучения

УХТА 1999

УДК 536,7

В 67

Волков В.Н., Кузнецова С.А. Техническая термодинамика и Тепломассообмен:

Методические указания. – Ухта: УГТУ, 1999. – 30 с.: ил.

Методические указания содержат контрольные задания и задания на курсовую работу по Тепломассообмену, контрольные задания по Технической термодинамике для студентов специальности РЭНГМ, ПЭМГ заочной формы обучения.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой ТТГ и В, протокол №3 от 29.11.99г.

Рецензент канд. техн. наук В.Н. Литвиненко.

Редактор Н.А. Белоусов.

В методических указаниях учтены предложения рецензента и редактора.

План 1999, позиция 207.

Подписано в печать. Компьютерный набор.

Объект 28 с. Тираж 50 экз. Заказ № 103.

© Ухтинский государственный технический университет, 1999

169400, г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169400, Г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

-3-

Оглавление

Стр.

I. Тепловой расчет рекуперативного трубчатого

теплообменного аппарата ………………………………………. 4

  1. Введение …………………………………………………………… 4

  2. Методика теплового расчета теплообменного аппарата…… 4

Библиографический список……………………… ………………. 12

II. Контрольные задания по тепломасообмену……………………. 13

Библиографический список………………………………………….. 19

III. Контрольные задания по технической термодинамике……… 20

Библиографический список………………………………………….. 30

-4-

Тепловой расчет рекуперативного трубчатого теплообменного аппарата

  1. Введение

Курсовая работа «Тепловой расчет рекуперативного трубчатого теплообменного аппарата» состоит из теплового расчета и эскизного чертежа теплообменного аппарата.

Для расчета предлагается кожухотрубчатый двухходовой теплообменный аппарат /см. рис. 1,/.

В методических указаниях дан общий порядок расчета теплообменного аппарата и указана специфика определения коэффициентов теплоотдачи для каждого вида теплообмена.

  1. Методика теплового расчета теплообменного аппарата

Цель расчета теплообменного аппарата является выбор конструкции теплоообменника и определение площади теплообмена.

1.При выполнении конструктивного расчета применяют уравнение теплового баланса теплообменного аппарата

Q= G1 Cpm1 (t1 - t1) = G2 Cpm2 (t2 -t2 ) , кВт ()

где Q – мощность теплообменного аппарата;

G1 и G2расход соответственно греющей и нагреваемой воды кг/с;

Cpm1 теплоемкость воздуха, кДж/кгК;

Cpm2теплоемкость воды, кДж/кгК;

t1 и t1начальные и конечные температуры горячего теплоносителя, С;

t2 и t2начальные и конечные температуры холодного теплоносителя, С;

 - КПД теплообменного аппарата, учитывающий потери тепла в окружающую среду, при малых потерях тепла принимают =1.

  1. Средняя разность температур теплоносителей при индексе противоточности р = кFпрот. = 0,5 для двухходового тепло-

кFпрям. + кFпрот.

обменника определяется следующим образом.

Средняя арифметическая разность температур теплоносителей

t1 + t1 _ t2 + t2

ma= 2 2 , С ()

-5-

Характеристическая разность температур при индексе противоточности Р=0,5 и перепадах температур теплоносителей t1= t1 - t1 , С и t2= t2 - t2 , С

T= (t1 +t2 )2 – 4Pt1t2 , С ()

Начальная и конечная разность температур

T

= ma + 2 , С ()

T

 = ma - 2 , С ()

Средняя разность температур

- 

m = ln / , С ()

После оценки коэффициента теплопередачи К, Вт/(м2К), приближенно рассчитывается площадь поверхности нагрева теплообменника

Q

F = к m , м2 ()

Приближенное значение площадей проходных сечений горячего и холодного водоснабжения определяется при оценке скоростей течения теплоносителей по уравнениям расхода

G1

f1= 1 1 , м2 ()

G2

f2= 22 , м2 (IX)

где 1 плотность воздуха, кг/м³;

2 плотность воды, кг/м³;

-6-

Скорость воздуха и воды принимаем 1=5-20 м/с и 2=0,5-3 м/с.

По приближенным найденным величинам F, f1 и f2 выбирается конструкция теплообменного аппарата (таблица1, рис.1). В справочных таблицах даны площади поверхности нагрева, проходных сечений теплоносителей, размер корпуса теплообменника, число труб и их размеры.

По этим данным и по теплофизическим свойствам теплоносителей можно рассчитать скорость течения теплоносителей, числа Рейнольдса Re, Прандтля Pr, Грасгофа Gr и затем по уравнениям подобия число Нуссельта Nu.

Теплофизические свойства теплоносителей, входящих в эти числа, выбирают при средней арифметической температуре теплоносителей из справочных таблиц (табл. 2,3).

Скорость воздуха

G1

1 = f1 1 , м/с (X)

Скорость воды

G2

2 = f2 2 , м/с (XI)

Числа Рейнольдса воздуха и воды определяется по формуле:

1 1 d1э

Re1 = 1 (XI)

2 2 dв

Re2 = 2 (XI)

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства определен по уравнению

4 f1 Dk2 - d н2n

d = U = Dk + d нn , м (XI)

При ламинарном режиме течения теплоносителя, когда Re2320, число Нуссельта определяется из уравнения подобия:

Nu =0,15 Re0,33Pr0,43Gr0,1(Prж/ Prс)0,25 (X)

-7-

При турбулентном режиме течения теплоносителя, когда Re>104, принимается

Nu =0,021 Re0,8Pr0,43(Prж/ Prс)0,25 (X)

Отношение чисел Прандтля, найденных при температуре теплоносителя Prж и стенки Prс , близко к 1.

Коэффициенты теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности труб и от внутренней поверхности труб к воде

Nu1 1

1 = d , Вт/(м2 К) (X)

Nu2 2

2 = dв , Вт/(м2 К) (X)

где 1 и 2коэффициенты теплопроводности воздуха и воды.

Найденные из чисел Нуссельта коэффициенты теплопередачи 1 и2 и

оцененное с учетом загрязнения термическое сопротивление стенки i/i, позволяют рассчитать по уравнению для плоской стенки действительный коэффициент теплопередачи

______1________

К = 1/1 + i/ + 1/2 , Вт/м2К (X)

и окончательное значение площади поверхности аппарата по уравнению:

Q

F = к m , м2 (X)

-8-

Таблица 1.

Площадь поверхности нагрева F, площади исходных сечений

межтрубного f1 и трубного f2 пространств и число трубок n в

кожухотрубчатом теплообменном аппарате при различных

диаметрах корпуса Dk

Длина

трубок

l ,м

Dk =0,4 м

Dk =0,6 м

Dk =0,8 м

F,м2

f1, м2

f22

n, шт.

F,м2

f1, м2

f22

n, шт.

F,м2

f1, м2

f22

n, шт.

1,0

6

13

-

1,5

9

21

-

2,0

12

28

59

2,5

15

0,087

0,028

80

35

0,192

0,064

186

75

0,310

0,135

392

3,0

19

43

90

4,0

25

57

121

5,0

31

72

152

6,0

37

86

182

-9-

Таблица 2

Вода на линии насыщения

t

Cp 103

10 -2

10 6

10 -6

106

104

r

0

999,9

4,212

55,1

13,1

1788

1,789

-0,63

13,67

10

999,7

4,191

57,4

13,7

1306

1,306

+0,70

9,52

20

998,2

4,183

59,9

14,3

1004

1,006

1,82

7,02

30

995,7

4,174

61,8

14,9

801,5

0,805

3,21

5,42

40

992,2

4,174

63,5

15,3

653,3

0,659

3,87

4,31

50

988,1

4,174

64,8

15,7

549,9

0,556

4,49

3,54

60

983,1

4,179

65,9

16,0

469,9

0,478

5,11

2,98

70

977,8

4,187

66,8

16,3

406,1

0,415

5,70

2,55

80

971,8

4,195

67,4

16,6

355,1

0,365

6,32

2,21

90

965,3

4,208

68,0

16,8

314,9

0,326

6,95

1,95

100

958,4

4,220

68,3

16,9

282,5

0,295

7,52

1,75

Таблица 3

Сухой воздух

t

Cp 103

10 -2

106

10 -6

106

r

-20

1,395

1,009

2,28

16,2

16,2

12,79

0,716

-10

1,342

1,009

2,36

17,4

16,7

12,43

0,712

0

1,293

1,005

2,44

18,8

17,2

13,28

0,707

10

1,247

1,005

2,51

20,0

17,6

14,16

0,705

20

1,205

1,005

2,59

21,4

18,1

15,06

0,703

30

1,177

1,005

2,67

22,9

18,6

16,00

0,701

40

1,128

1,005

2,76

24,3

19,1

16,96

0,699

50

1,093

1,005

2,83

25,7

19,6

17,95

0,698

60

1,060

1,005

2,90

27,2

20,1

18,97

0,696

70

1,029

1,009

2,96

28,6

20,6

20,02

0,694

80

1,000

1,009

3,05

30,2

21,1

21,09

0,692

90

0,972

1,009

3,13

31,9

21,5

22,10

0,690

100

0,946

1,009

3,21

33,6

21,9

23,13

0,688

120

0,898

1,009

3,34

36,8

22,8

25,45

0,686

140

0,854

1,013

3,49

40,3

23,7

27,80

0,684

160

0,815

1,017

3,64

43,9

24,5

30,09

0,682

180

0,779

1,022

3,78

47,5

25,3

32,49

0,681

200

0,746

1,026

3,93

51,4

26,0

34,85

0,680

-10-

Таблица 4.

предпоследняя цифра

шифра

зачетной книжки

G1,

кг/с

P1,

МПа

dн,

м

dв,

м

P

i/i ,

м2К/Вт

0

2,2

0,15

0,025

0,021

0,5

0,0003

1

5,1

0,30

0,025

0,021

0,5

0,0004

2

8,7

0,25

0,025

0,021

0,5

0,0005

3

2,2

0,15

0,025

0,021

0,5

0,0003

4

5,1

0,30

0,025

0,021

0,5

0,0004

5

8,7

0,25

0,025

0,021

0,5

0,0005

6

2,2

0,15

0,025

0,021

0,5

0,0003

7

5,1

0,30

0,025

0,021

0,5

0,0004

8

8,7

0,25

0,025

0,021

0,5

0,0005

9

2,2

0,15

0,025

0,021

0,5

0,0003

Таблица 5.

последняя цифра

шифра

зачетной книжки

t1, ºС

t1, ºС

t2, ºС

t2, ºС

0

180

40

15

17

1

185

25

14

18

2

190

30

13

15

3

170

40

16

19

4

175

25

12

14

5

195

35

16

18

6

140

20

8

12

7

150

40

9

12

8

160

30

12

15

9

155

25

11

14

-11-

Рис. 1 . Кожухотрубчатый горизонтальный двухходовой

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.