Выбираем теплообменник с противотоком

Секундный расход воздуха

G =

Величина теплового потока:

Q=q*G=1,81*55,7=249,0 (кВт)

q_к-а=55,7

Принимаем:

1. Аппарат с перекрестным током.

2. Расположение трубок шахматное, трубки круглые с цилиндрическим оребрением.

Длина трубок l=1,2 м

d_т=6 16 мм, принимаем внутренний диаметр трубы d_вн = 10 мм

Толщина стенки и трубок  = 0,5 мм

Наружний диаметр трубы d_н = 11мм

Высота ребра 0,25  0,5

Шаг оребрения 0,15  0,23

Определяем высоту ребра:

h = 0,35d_вн = 0,3510 = 3,5 (мм)

Принимаем h = 4 мм

Определяем шаг оребрения:

t = 0,2d_вн =0,210 = 2 (мм)

Принимаем t = 3 мм

рис.4. Направление потоков в теплообменном аппарате.

1,6

t_ср.лог.= 49,57С

Рис.5. Шахматное расположение трубок в теплообменном аппарате.

Шаг по фронту S₁ = 22 мм

Шаг по глубине S₂ = 22 мм

Число рядов по глубине i = 8

Скорость воды w = 0,5  1 м/с, принимаем w = 0,8 м/с

Скорость воздуха w = 5  15 м/с, принимаем w = 13 м/с

Расчет процесса теплоотдачи со стороны воды.

1. Устанавливаем режим движения.

Re_f,d =

t_{ср. воды} = 67,5 C

 = 0,43110^-6

Re_f,d = 18561  10⁴  режим устойчивый турбулентный.

Nu_f,d = 0,021Re_f,d Pr_f^0,43 _l

Pr_f = 3,03+ (67,5 – 60) = 2,69

Принимаем:

1

_l = f , при  50, то _l = 1

120  50

Nu_f,d = 0,021185612,69^0,431^0,251 = 83,54

Коэффициент теплопроводности:

 = = 5505

Коэффициент теплопроводности воды:

 = 0,650 + (67,5 – 60) = 0,659

Процесс теплоотдачи со стороны воздуха.

Режим движения воздуха.

Re_f,d =

d_экв. = 5,52 (мм)

 = 10^-6 = 22,8510^-6(Па  с)

t_ср. = 121,21С

Плотность воздуха.

 =

Т_{ср. лог.} процесса к – а

Т_{ср. лог.} = = 393,71 К

 = = 2,73

const

В фронте

w = w₁ 13(м/c)

S = = 31(мм)

Re_f,d = = 8574  10⁴  режим переходный

Nu_f,d = 0,36 (Re_f,d )ⁿ^0,1^-0,5Pr_f^0,33

Параметр шаговых отношений.

 =

S = = 24,6 (мм)

 = = 0,809

Коэффициент оребрения.

 =

Площадь полной наружней поверхности трубы.

F_n = F_p + F_тp = 135,6 + 28,8 = 164,4

F_p = 135,6 (мм²)

d_p = d_н+2h = 11 + 24 = 19 (мм)

F_тр. = d_н 28,8 (мм²)

Площадь наружной поверхности трубы без оререния:

F = d_нt =   113 = 103,7 (мм²)

 = 1,6

n = 0,6^0,07 = 0,61,6^0,07 = 0,620

t_ср.лог. = Т_{ср. лог} – 273,15 = 120,56С

При 70С Pr_w = 0,694

Nu_f,d = 0,36 8574^0,6200,809^0,11,6^-0,50,686^0,33 =67,07

Коэффициент теплопроводности:

 = = 203,6

_возд.. = 10^-2 = 3,3410^-2

Средний коэффициент теплоотдачи пучка труб:

₁ =  = 203,6 = 185,8

Коэффициент теплопередачи:

k = = = 179,7

Определяем теоретическую площадь теплообменного аппарата.

F_т = 28 (м²)

Площадь гладкой одиночной трубки

F_н = dнl = 0,0111,2 = 0,04 (м²)

Потребная мощность:

F_потр. = кF_т = 1,128 = 30,8 (м²)

к = 1,1 – коэффициент запаса.

Оребренная поверхность трубки:

F_p =   F_н = 1,6  0,04 = 0,064 (м²)

Число трубок:

z = 481,25(шт)

Принимаем z = 482 шт

Список используемой литературы.

1. Куянов И.Ф. Термодинамический расчет цикла комбинированного двигателя внутреннего сгорания и расчет теплообменного аппарата., Коломна, 2001г.

2. В.В. Нащокин Техническая термодинамика и теплопередача., М., «Высшая школа», 1969 г.

3. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова, М., «Машиностроение», 1985 г.

Содержание.

1. Исходные p – v и T – s диаграммы. 2

2. Расчет параметров в основных точках цикла. 3

3.Расчет удельной внутренней энергии, удельной энтальпии и удельной энтропии в основных точках цикла. 9

4. Расчет термодинамических процессов цикла. 13

5. Построение p – v и T – s диаграмм. 25

6. Расчет теплообменного аппарата. 30

7. Список используемой литературы. 35

35