Материал: Курсовая 2

новый состав постулатов, обоснован новый принцип - второе начало термодинамики. Система внешних балансов классической термодинамики для обратимых процессов дополнена соотношениями термодинамики рабочего тела для реальных процессов, разработаны основные теории предельных состояний вещества и др.

Он работал при кафедре термодинамики и тепловых двигателей в Губкинском университете. Вокруг него зарождался мощный научный потенциал профессоров, преподавателей и аспирантов ВУЗа. Специалисты нефтяной и газовой промышленности вместе с коллективом кафедры термодинамики и тепловых двигателей успешно продолжают решать прикладные задачи энергетического комплекса нашей страны.

Темой курсовой работы по термодинамике является, «Тепловой расчет теплообменных аппаратов».[6]

6

Теоретическая часть

Основы

Теплообменным аппаратом называется любое устройство, в котором осуществляется процесс передачи тепла от одной среды (горячего теплоносителя) к другой (холодному теплоносителю). В качестве теплоно сителей в теплообменных аппаратах (теплообменниках) используются разнообразные жидкости, газы, пары в широком диапазоне давлений и температур. Теплообменные аппараты классифицирую по следующим признакам:

1.По принципу действия:

1.1.Поверхностные (передача тепла от одного теплоносителя к другому осуществляется с участием твёрдой стенки);

1.1.1.Рекуперативные (тепло от одного теплоносителя к другому передаётся через разделяющую их стенку);

• Примеры: паровые котлы, подогреватели, конденсаторы.

1.1.2.Р е г е н е р ат и в н ы е (т е п л о н о с и т е л и п о п е р е м е н н о соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева, тем самым сначала аккумулируя тепло горячего теплоносителя, а затем отдавая тепло холодному теплоносителю).

• Примеры: регенераторы мартеновских и сталеплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей.

1.2.С м е с и т е л ь н ы е (т е п л о о б м е н о с у щ е с т в л я е т с я п у т ё м непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных теплоносителей).

• Примеры: башенные охладители (градирни), скрубберы.

2.По движению теплоносителей:

2.1.Прямоток (направление горячего и холодного теплоносителей совпадает);

2.2.Противоток (направление их движения противоположно);

2.3.Поперечный ток (направления движений пересекаются).

7

Наиболее распространённым типом являются кожухотрубные теплообменники. Они имеют большую поверхность нагрева и применяются для нагревания или охлаждения жидкостей и газов. Тем не менее простейшим теплообменным аппаратом считается теплообменник типа "трубе в трубе": в наружную трубу вставлена труба меньшего диаметра (рисунок 1). Внутренние трубы могут быть гладкими или, в зависимости от назначения, иметь продольные рёбра на внешней стороне. Теплообменники типа "труба в трубе" обычно составляются из нескольких секций и используются преимущественно при невысоких скоростях потоков и высоких температурах и давлениях из-за сравнительно небольших диаметров труб.

Рис. 1. Схемы теплообменников типа: кожухотрубчатый (слева) и труба в трубе (справа).

8

Расчет

Продолжая искать различия, только теперь в расчете, заметим, что есть два типа теплового расчета ТА:

• 1 рода - конструктивный (заданы температуры теплоносителей 1, τ1

на входе и 2, τ2 на выходе ТА, водяные эквиваленты теплоносителей

W1, W2, определяются мощность, поверхность теплообмена и тип ТА)

• 2 рода - проверочный (заданы входные температуры теплоносителей

1, τ1 водяные эквиваленты теплоносителей W1, W2 и теплопередающей поверхности kF , тип и геометрические размеры ТА, определяются мощность ТА и конечные температуры 2, τ2).

Задача данной курсовой работы заключается в получении количества секций ТА. Из исходных данных будет видно, что сначала будет произведен расчет 2-рода, для нахождения температуры выхода холодного теплоносителя, а потом расчет 1 рода для определения количества секций.

Далее приступим к тепловому расчету. Первая задача - найти температуру холодного теплоносителя на выходе. Для этого составим уравнение теплового балалнса:

• Количество теплоты, отданное горячей водой, (Вт):

9

Х а р а к т е р и з м е н е н и я т е м п е р ат у р т е п л о н о с и т е л е й вд о л ь теплопередающей поверхности показаны на рисунке 2.

Рис. 2. Характер изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена при прямотоке (слева) и противотоке (справа).

В противоточной схеме среднелогарифмическая разность температур

греющей жидкости на выходе, что в прямоточной схеме невозможно. Таким

Определяющим критерием подобия при вынужденной конвекции является критерий Рейнольдса:

где, - скорость движения теплоносителя, м/с; d - определяющий линейный размер, м;

- коэффициент кинематической вязкости, м2/сек.

10