Курсовая работа: Исследование теплоотдачи и аэродинамического сопротивления пучков из оребренных труб

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 5

1 Описание экспериментальной установки и калориметра. 7

2 Последовательность проведения эксперемента. 10

3 Обработка и анализ результатов эксперементального иследования теплоотдачи и аэродинамического сопротивления пучка оребренных труб. 11

4 Расчет термического сопротивления и построения графика по составляющим термического сопротивления. 17

5 Построение графиков зависимостей Nu от Re и Eu от Re. 19

6 Чертеж эксперементальной установки и калориметра. 21

Заключение. 22

Список использованных источников. 23

Введение

Конвективные круглоребристые теплообменники с воздушным охлаждением применяются в разнообразных технических сферах и в промышленности для охлаждения и конденсации энергоносителей и их паров посредством окружающего воздуха. Главным элементом конструкции теплообменника выступает пучок труб, выполненных из биметаллических материалов с высоким уровнем оребрения, достигающим коэффициентов от 20 до 22. Ограниченные теплофизические свойства воздуха в роли охлаждающего агента определяют крупные размеры поверхности для передачи тепла, а также внушительные габариты и массу самих теплообменников.

Теплоноситель внутри труб передает тепло воздуху через стенки труб. Прямоугольное фронтальное сечение трубного пучка в теплообменной секции может иметь различную глубину в направлении потока охлаждающего воздуха, зависящую от числа рядов труб. Для стандартных устройств общего назначения это число составляет 4, 6 или 8 рядов, тогда как для охлаждения веществ с высокой вязкостью применяются пяти-рядные пучки.

Трубы в пучках расположены в шахматном порядке, на вершинах равностороннего треугольника с шагом S1=S2', при этом основание треугольника перпендикулярно направлению движения потока воздуха, который проходит вдоль главной диагонали ромба, формируемого такой компоновкой труб. Энергоэффективность трубного пучка определяется не только параметрами, задающими процесс теплообмена со стороны воздуха, но и характеристиками вентилятора: напором и расходом воздуха, КПД и его мощностью в зависимости от расхода.

Материалы для биметаллических труб с накатанными ребрами зависят от материала несущей трубы, например, это могут быть углеродистые стали (сталь 10,20), хромомолибденовые (сталь X5M, X8), нержавеющие (сталь Х18Н10Т, Х17Н13М2Т), и латунь.

Ребристые трубы формируются из гладкой толстостенной заготовки на специальных станках. Процесс формования осуществляется тремя приводными валками, установленными под углом 1200, их оси имеют наклон к оси прокатки на угол от 0 до 60 градусов, называемый углом подачи. В процессе вращения валки захватывают заготовку, передавая ей вращательное и осевое движение, что постепенно формирует требуемый профиль ребер. За один проход получают финальный профиль ребристой трубы. Этот метод позволяет производить как однометаллические, так и биметаллические ребристые трубы. Биметаллические трубы формируются из предварительно собранной гладкой трубы-заготовки и внутренней трубы из другого материала, соединенных с небольшим зазором. Плотное соединение достигается в процессе винтовой накатки. Материал для внутренней трубы выбирается на основе его устойчивости к коррозии в контакте со средами, используемыми в аппарате.

Такие трубы изготавливаются из алюминия, меди и их сплавов, а также углеродистой и нержавеющей стали, с одним, двумя и тремя заходами на ребрах. Для уравновешивания тепловых сопротивлений теплообмена увеличивается площадь поверхности теплообмена за счет ребрения с той стороны, где коэффициент теплоотдачи ниже. Благодаря увеличению площади труба лучше проводит тепло, компенсируя слабую теплопередачу к охлаждающему воздуху. Оптимальная степень ребрения определяется условием равенства тепловых сопротивлений теплоносителей.