Московский Государственный Университет Инженерной Экологии курсовая работа. Расчет и оптимизация на эвм

ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА.

Вариант №403.

Работу выполнил: Куликов М.Р.

Группа: К-21

Преподаватель: Богомолова Н.П.

Москва

2012 год

КУРСОВАЯ РАБОТА.

РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ НА ЭВМ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Цель работы. Ознакомление с классификацией теплообменных аппаратов (теплооб­менников), изучение основ их теплового и гидравлического расчета, анализ влияния различ­ных параметров теплообменного аппарата на интенсивность теплообменных процессов.

Содержание. Тепловой и гидравлический расчет кожухотрубного теплообменного аппарата (без перегородок). Отыскание при помощи расчетов на ЭВМ такого сочетания гео­метрических размеров теплообменного аппарата, которое при заданном тепловом потоке и суммарной мощности на прокачивание теплоносителей по каналам теплообменного аппарата соответствует минимальной площади теплопередающей поверхности.

Перед выполнением курсовой работы необходимо ознакомиться с разделами, посвя­щенными конвективному теплообмену и расчету теплообменных аппаратов в курсе «Тепло­передача».

Задание для расчета. Определить требуемую площадь поверхности теплообмена F кожухотрубного теплообменника и суммарную мощность на прокачивание теплоносите­лей по его каналам N для охлаждения горячего теплоносителя с массовым расходом M1 от температуры на входе в теплообменный аппарат до температуры на выходе из него. Температура холодного теплоносителя (воды) на входе и на выходе из теплообменного аппарата равны соответственно и . Горячий теплоноситель движется внутри n труб с внутренним диаметром d1 равным 14 мм. Толщина стенки выполненных из нержавеющей стали марки 1Х18Н10Т труб - 1 мм. Вода обтекает трубы теплообменного аппарата про­ дольно, двигаясь в межтрубном канале, образованном наружными поверхностями труб и кожухом с внутренним диаметром D. Длина секции теплообменника L=2 м.

Исходные данные для расчетов представлены в приложении 3.

Первая цифра номера варианта определяет расход горячего теплоносителя и размеры теплообменного аппарата, две вторые цифры — температура горячего теплоносителя и схема движения теплоносителей.

В приложении 4 представлены свойства жидких теплоносителей.

Порядок выполнения курсовой работы.

1. Ознакомиться с материалом рекомендуемой литературы.

2. В соответствии с заданным вариантом из таблиц 1 и 2 приложения 2 выписать исходные данные для расчетов.

3. На листе формата А4 изобразить схему секции кожухотрубчатого рекуперативного теплообменника.

4. Выполнить тепловой конструкторский расчет теплообменника, включающий в себя определение:

а) среднего температурного напора;

б) средних температур теплоносителей;

в) теплофизических свойств теплоносителей;

г) методом последовательных приближений

• температур стенки со стороны каждого теплоносителя;

• коэффициентов теплоотдачи;

• коэффициента теплопередачи;

• плотности теплового потока;

д) площади поверхности теплообмена;

5. Рассчитать и построить график изменения температур теплоносителей при движении вдоль поверхности теплообмена t_f(F).

6. Выполнить гидравлический расчет теплообменника, включающий в себя определение:

а) суммарной длинны каналов теплообменника;

б) коэффициентов гидравлического сопротивления движению теплоносителей по кана­лам теплообменника;

в) перепадов давления в каналах;

г) мощности на прокачку теплоносителей по каналам;

д) требуемое число секций.

7. Определить коэффициент эффективности поверхности теплообмена.

8. Заполнить таблицу исходных данных (приложение 1).

9. Представить преподавателю на проверку результаты работы.

10. Выполнить расчет и оптимизацию теплообменника на ЭВМ.

11. Составить расчетно-пояснительную записку, содержащую:

а) исходные данные для расчета;

б) тепловой расчет;

в) гидравлический расчет;

г) схему секции теплообменного аппарата;

д) схему соединения необходимого количества секций;

е) график изменения температур теплоносителей;

ж) сравнительный анализ характеристик заданного и оптимизированного теплообменников.

12. Защитить курсовую работу.

Оптимизация теплообменника выполняется студентами самостоятельно с использо­ванием готовой программы ОРТ, введенной в память ЭВМ. Студенты допускаются к работе на ЭВМ после расчета заданного варианта (пункты 1-7 порядка выполнения работы) и за­полнения таблицы исходных данных для ввода в ЭВМ (приложение 1) с отметкой в ней пре­подавателя. Значения величин в таблице исходных данных представляются в единицах сис­темы СИ без употребления кратных и дольных приставок таких, как мега, кило, санти, милли и др. При этом не допускаются пропуски или нулевые значения.

Работа на ЭВМ проводится в диалоговом режиме. При появлении на экране монитора сообщения необходимо ввести с клавиатуры требуемую информацию. Ответы должны быть либо Y — да, либо N — нет.

Наряду с исходными данными для расчета в ЭВМ вводится рассчитанное значение площади поверхности теплообмена для заданного варианта. В случае превышения относи­тельной погрешности результата расчета выполненного студентом 20%, работа возвращается для исправления ошибок.

По результатам расчетов на ЭВМ проводится анализ влияния параметров теплообменного аппарата на интенсивность теплообменных процессов. Пример таблицы с результа­тами расчетов на ЭВМ, выдаваемой на экран дисплея, приведен в приложении 2.