123478 (Определение поверхности теплообмена)
Описание файла
Документ из архива "Определение поверхности теплообмена", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "промышленность, производство" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "промышленность, производство" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "123478"
Текст из документа "123478"
Министерство образования и науки Украины
Сумский государственный университет
Кафедра технической теплофизики
Курсовая работа
по дисциплине “Тепломассообмен”
Сумы 2009
Содержание
-
Термодинамический расчет
-
Определение теплофизических свойств теплоносителей
-
Предварительная компоновка теплообменной системы
-
Гидродинамический расчёт
-
Расчёт теплопередачи после оребрения
Список литературы
1. Термодинамический расчет
Постановка задачи:
При проектировании теплообменного аппарата, целью расчёта которого является определение поверхности теплообмена, должны быть известны расход горячего и холодного теплоносителей, их температуры на входе и на выходе и теплоёмкости. Принято обозначать параметры горячего теплоносителя индексом-1 и холодного теплоносителя индексом-2.
Исходные данные:
1. Температура выхлопных газов tг=440C.
2. Расход выхлопных газов m1=90кг/с.
3. Параметры воды на входе в экономайзер:
-температура воды на входе в экономайзер t2'=105C;
-давление воды на входе в экономайзер p1=2 бар.
4. Параметры выхлопных газов после пароперегревателя:
-температура выхлопных газов после пароперегревателя
tп= tг-50C
5. Температура выхлопных газов на входе в экономайзер
t1'= t2''+∆ tг, где ∆ tг=15…20C.
Требования по сопротивлению:
Газодинамическое сопротивление не должно превышать ∆ p1≤2кПа (2% от номинала).
Гидродинамические показатели не ограничены, но скорость воды в трубах не должна превышать 2-3 м/с.
Выхлопные газы газотурбинной установки содержат 75 % воздуха, поэтому их свойства можно считать по свойствам воздуха.
Газовая постоянная R=292
.
t2''=208C при p2=18 бар (из таблицы для воды и сухого насыщенного пара).
t1'= t2''+ (15…20C) =208+20=228C
tп= tг-50C=500-50=450C
Рисунок 1- Принципиальная схема ПТУ
Рисунок 2- Схема процесса в T,s-координатах
Термодинамическая модель
Если теплота горячего теплоносителя полностью воспринимается холодным теплоносителем, то уравнение теплового баланса
, (2.1)
, (2.2)
где 
- тепловой поток.
Средняя теплоёмкость в интервале температур от 0 до t определяется следующим эмпирическим уравнением:
Cpm
=1, 0235+
. (2.3)
Уравнение теплопередачи:
, (2.4)
где 
- коэффициент теплопередачи;
- площадь поверхности стенки;
- средний температурный напор.
Средний температурный напор:
, (2.5)
где 
, 
Тепловой поток от выхлопных газов:
(2.6)
где hГ – энтальпия выхлопных газов.
Расчетная часть
Определяем тепловой поток:
,
Найдем расход воды с энергобаланса:
.
где энтальпия hп=3360
определяется по h,S – диаграмме для водяного пара при p2=18 бар и tп =450C, 
=869,5 - по таблицам для воды при p2=18 бар.
,
10,78 кг/с.
Тепловой поток в экономайзере:
,
МВт.
Определяем температуру выхлопных газов на выходе из экономайзера:
,
,
,
174,11˚С.
Средний температурный напор
44,63˚С
Таблица 1.1. Результаты расчета.
| наименование | обозначение | размерность | значение |
| тепловая мощность экономайзера | Qэ | МВт | 4,86 |
| характерная температура после пароперегревателя |
| ˚С | 228 |
| характерная температура газа на выходе из экономайзера |
| ˚С | 174,11 |
| характерная температура воды на входе в экономайзер |
| ˚С | 90 |
| характерная температура воды на выходе из экономайзера |
| ˚С | 208 |
| характерное давление на входе | p1 | бар | 1 |
| характерное давление на выходе | p2 | бар | 18 |
| большая разность температур |
| ˚С | 84,11 |
| меньшая разность температур |
| ˚С | 20 |
| средняя разность температур |
| ˚С | 44,63 |
| массовый расход воздуха | m2 | кг/с | 10,78 |
2 Определение теплофизических свойств теплоносителей
Плотность выхлопных газов на входе определяем из уравнения состояния газа
,
где R=292 - газовая постоянная,
=1 бар- давление выхлопных газов на входе,
=228+273,15=501,15 К- температура выхлопных газов на входе в экономайзер.
.
Плотность выхлопных газов на выходе определяем из уравнения состояния газа
,
где R=292 - газовая постоянная,
=0,98 бар- давление выхлопных газов на выходе,
=174,11+273,15=447,26 К - температура выхлопных газов на выходе из экономайзера.
.
Средняя плотность выхлопных газов
.
Средняя температура выхлопных газов
˚С.
Теплофизические свойства воздуха определяем по табличным данным из табл. 2, с. 284 [2] по 
˚С:
Таблица 2.1. Теплофизические свойства воздуха.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
| 0,68 | 1,026 |
Теплофизические свойства воды определяем по табличным данным из табл. 3, с. 286 [2]:
при 
=90˚С плотность воды на входе 
,
при 
=208˚С плотность воды на выходе 
.
Средняя плотность воды
.
Средняя температура воды
˚С.
Теплофизические свойства воды определяем по табличным данным из табл. 3, с. 284 [2] по 
˚С:
Таблица 2.2. Теплофизические свойства воды.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
| 1,17 | 4,313 |
Таблица 2.3. Результаты расчета.
| наименование | обозначение | размерность | значение |
| Плотность выхлопных газов на входе |
|
| 0,683 |
| Плотность выхлопных газов на выходе |
|
| 0,750 |
| Теплоёмкость выхлопных газов |
|
| 1,026 |
| Коэффициент теплопроводности выхлопных газов |
|
|
|
| Кинематическая вязкость выхлопных газов |
|
|
|
| Динамическая вязкость выхлопных газов |
|
|
|
| Число Прандтля для выхлопных газов |
| _ | 0,68 |
| Плотность воды на входе |
|
| 965,3 |
| Плотность воды на выходе |
|
| 850 |
| Теплоёмкость воды |
|
| 4,313 |
| Коэффициент теплопроводности воды |
|
|
|
| Кинематическая вязкость воды |
|
|
|
| Динамическая вязкость воды |
|
|
|
| Число Прандтля для воды |
| _ | 1,17 |
3 Предварительная компоновка теплообменной системы
Алгоритм расчёта
Целью эскизной компоновки теплообменника является определение предварительных размеров теплообменных аппаратов. Принимаем перекрестно-противоточную схему. Она предполагает следующее распределение температуры по площади теплообменника:
Рисунок 3.1Распределение температуры по площади теплообменника
Изменение средней температуры вычисляется по формуле
, (3.1)
где 
изменяется в интервале 0,95…1,0; - температурный напор (из 1 раздела).
Основное уравнение теплопередачи
