Расчет и оптимизация на ЭВМ теплообменного аппарата (1093928)
Текст из файла
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 М1 от температуры |
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.
-
Ознакомиться с материалом рекомендуемой литературы.
-
В соответствии с заданным вариантом из таблиц 1 и 2 приложения 2 выписать исходные данные для расчетов.
-
На листе формата А4 изобразить схему секции кожухотрубчатого рекуперативного теплообменника.
-
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;
-
Рассчитать и построить график изменения температур теплоносителей при движении вдоль поверхности теплообмена tf (F).
-
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.
-
Определить коэффициент эффективности поверхности теплообмена.
-
Заполнить таблицу исходных данных (приложение 1).
-
Представить преподавателю на проверку результаты работы.
-
Выполнить расчет и оптимизацию теплообменника на ЭВМ.
-
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.
Приложение 1.
Исходные данные для оптимизационных расчетов на ЭВМ
Студент ______________________ Группа ___________ Вариант № _________
| Расход теплоносителя в трубах М1, кг/с ________ Внутренний диаметр кожуха D, м ________ Внутренний диаметр труб d1, м ________ | Число труб n, шт. ________ Толщина стенки трубы, м ________ Теплопроводность материала труб, Вт/(мК) ________ | ||
Схема движения теплоносителей: ________________________Температура на входе, 0С Температура на выходе, 0С Средняя удельная теплоемкость, Дж/(кгК) | _______ _______ _______ _______ | ВОДА _______ _______ _______ | |
| Свойства теплоносителя при его средней температуре (tf), 0С Удельная теплоемкость, Дж/(кгК) Теплопроводность, Вт/(мК) Коэффициент динамической вязкости, Пас Плотность, кг/куб.м Объемный коэффициент термического расширения, 1/К | _______ _______ _______ _______ _______ _______ | _______ _______ _______ _______ _______ _______ | |
| Свойства теплоносителя при температуре стенки, 0С Удельная теплоемкость, Дж/(кгК) Теплопроводность, Вт/(мК) Коэффициент динамической вязкости, Пас | _______ _______ _______ _______ | _______ _______ _______ _______ | |
“____” __________200 г. Преподаватель ______________________ ( )
Приложение 2.
Фамилия И.О.: Иванов И.И. Группа: 0-00 Вариант: № 849 №=177
| ПАРАМЕТРЫ | Заданный вариант | Оптимизиров. вариант | ||
| Тепловой поток, Вт Площадь поверхности теплообмена, кв.мДиаметр кожуха / Эквивал. диаметр, мВнутренний диаметр труб, мДлина труб, м Мощность на прокачку, Вт Коэффициент эффективности Коэффициент теплопередачи, Вт/(кв.мК) Средний температурный напор, 0С Число труб, шт. | 2794800 373.15 0.3000 / 0.0189 0.0140 52.47 1731.7 1614 320 23.4 151 | 2794800 274.64 0.3148 / 0.0273 0.0124 43.26 1731.5 1614 435 23.4 151 | ||
| Теплоносители: Температура стенки, 0С Скорость движения, м/сЧисло Рейнольдса Коэффициент теплоотдачи, Вт/(кв.мК) Мощность на прокачку, Вт Коэффициент гидравлич. сопротивления Число Прандтля при t стенки | Тр. масло 56.9 0.87 3644 374 958 0.0398 93.7 | Вода 56.5 0.83 30722 4689 773 0.0239 3.3 | Тр. масло 58.3 1.12 4736 547 1479 0.0399 95.9 | Вода 57.7 0.64 33257 3475 253 0.0234 3.3 |
Для распечатки результатов расчета нажмите клавишу <PRINT SCREEN>
Выдать на экран график изменения температур теплоносителей (y/n)?
Приложение 3.
Исходные данные для расчетов.
Таблица 1.
| Номера вариантов | 101-132 | 201-232 | 301-332 | 401-432 | 501-532 | 601-632 | 701-732 | 801-832 |
| Расход горячего теплоносителя М1, кг/с | 1,5 | 2,1 | 4,2 | 6 | 12 | 21 | 30 | 51 |
| Внутренний диаметр кожуха D, м | 0,06 | 0,08 | 0,10 | 0,12 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 |
| Число труб n, шт. | 4 | 7 | 12 | 19 | 37 | 64 | 109 | 151 |
| Номера вариантов | 133-148 | 233-248 | 333-348 | 433-448 | 533-548 | 633-648 | 733-748 | 833-848 |
| Расход горячего теплоносителя М1, кг/с | 0,5 | 0,7 | 1,4 | 2 | 4 | 7 | 10 | 17 |
| Внутренний диаметр кожуха D, м | 0,05 | 0,07 | 0,08 | 0,10 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 |
| Число труб n, шт. | 4 | 7 | 12 | 19 | 37 | 64 | 109 | 151 |
Таблица 2 (приложение 3)
| № вари-анта* | Горячий теплоноситель |
| |
|
| Схема движения теплоносителей |
| 01 | Э т а н о л | 160 | 100 | 20 | 80 | Прямоток |
| 02 | Э т а н о л | 160 | 100 | 40 | 80 | Прямоток |
| 03 | Э т а н о л | 150 | 120 | 40 | 100 | Прямоток |
| 04 | Э т а н о л | 140 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 05 | Э т а н о л | 150 | 90 | 20 | 100 | Противоток |
| 06 | Э т а н о л | 140 | 100 | 40 | 100 | Противоток |
| 07 | Э т а н о л | 120 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 08 | Э т а н о л | 150 | 100 | 20 | 90 | Противоток |
| 09 | Б е н з о л | 160 | 100 | 20 | 80 | Прямоток |
| 10 | Б е н з о л | 160 | 100 | 40 | 80 | Прямоток |
| 11 | Б е н з о л | 150 | 120 | 40 | 100 | Прямоток |
| 12 | Б е н з о л | 140 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 13 | Б е н з о л | 150 | 90 | 20 | 100 | Противоток |
| 14 | Б е н з о л | 140 | 100 | 40 | 100 | Противоток |
| 15 | Б е н з о л | 120 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 16 | Б е н з о л | 150 | 100 | 20 | 90 | Противоток |
| 17 | А ц е т о н | 160 | 100 | 20 | 80 | Прямоток |
| 18 | А ц е т о н | 160 | 100 | 40 | 80 | Прямоток |
| 19 | А ц е т о н | 150 | 120 | 40 | 100 | Прямоток |
| 20 | А ц е т о н | 140 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 21 | А ц е т о н | 150 | 90 | 20 | 100 | Противоток |
| 22 | А ц е т о н | 140 | 100 | 40 | 100 | Противоток |
| 23 | А ц е т о н | 120 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 24 | А ц е т о н | 150 | 100 | 20 | 90 | Противоток |
| 25 | М е т а н о л | 160 | 100 | 20 | 80 | Прямоток |
| 26 | М е т а н о л | 160 | 100 | 40 | 80 | Прямоток |
| 27 | М е т а н о л | 150 | 120 | 40 | 100 | Прямоток |
| 28 | М е т а н о л | 140 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 29 | М е т а н о л | 150 | 90 | 20 | 100 | Противоток |
| 30 | М е т а н о л | 140 | 100 | 40 | 100 | Противоток |
| 31 | М е т а н о л | 120 | 80 | 30 | 90 | Противоток |
| 32 | М е т а н о л | 150 | 100 | 20 | 90 | Противоток |
| 33 | Масло МС-20 | 160 | 100 | 80 | 90 | Прямоток |
| 34 | Масло МС-20 | 160 | 80 | 60 | 70 | Прямоток |
| 35 | Масло МС-20 | 150 | 90 | 70 | 80 | Прямоток |
| 36 | Масло МС-20 | 140 | 60 | 55 | 65 | Противоток |
| 37 | Масло МС-20 | 150 | 80 | 75 | 85 | Противоток |
| 38 | Масло МС-20 | 140 | 80 | 65 | 75 | Противоток |
| 39 | Масло МС-20 | 140 | 90 | 85 | 95 | Противоток |
| 40 | Масло МС-20 | 160 | 80 | 70 | 80 | Противоток |
| 41 | Масло трансформат. | 120 | 90 | 60 | 80 | Прямоток |
| 42 | Масло трансформат. | 120 | 70 | 50 | 60 | Прямоток |
| 43 | Масло трансформат. | 110 | 60 | 40 | 50 | Прямоток |
| 44 | Масло трансформат. | 115 | 55 | 45 | 65 | Противоток |
| 45 | Масло трансформат. | 110 | 70 | 60 | 70 | Противоток |
| 46 | Масло трансформат. | 120 | 70 | 55 | 65 | Противоток |
| 47 | Масло трансформат. | 100 | 70 | 60 | 70 | Противоток |
| 48 | Масло трансформат. | 120 | 80 | 70 | 80 | Противоток |
-
- указаны последние две цифры в номере вариана.
Приложение 4
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
