ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(ФГБОУ ВО ИрГУПС)»
Факультет транспортных систем

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»


Курсовая работа

По дисциплине: «Теплотехнический расчет транспортно – технологических систем»


Выполнил Проверил

студент гр. ЭТТм.1-22-1 к.т.н., доцент

Дроняк Д. П. Матвиенко А. С.
Иркутск 2022

Задание 1

В секционном теплообменном аппарате типа «труба в трубе» вода с расходом , движущаяся по внутренней трубе, охлаждается до . Холодная вода с расходом поступает в аппарат с температурой . Конструктивные параметры теплообменника: внутренний диаметр большой трубы м, внутренний диаметр малой трубы мм, наружный мм, длина каждой секции не более м, количество трубок в каждой секции (внутри большой трубы) . Трубы выполнены из нержавеющей стали. Температура горячего теплоносителя на выходе в теплообменный аппарат принять их интервала . Определить число параллельно и последовательно соединенных секций и , тепловую мощность аппарата Q, скорости движения теплоносителей и , и температуру холодного теплоносителя на выходе из аппарата . Схема движения теплоносителей – противоток.

Решение.

---

Тип расчёта – тепловой конструктивный. При выполнении теплового конструктивного расчета определяют поверхность теплообмена, необходимую для нагрева холодного теплоносителя или охлаждения горячего теплоносителя до заданной температуры.

Последовательность теплового конструктивного расчета следующая:

1. Из уравнения теплового баланса находим тепловую мощность аппарата Q и температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменника .

Для однофазных теплоносителей уравнение теплового баланса примет вид:



Поскольку температуры горячего теплоносителя заданы по условию, то из левой части уравнения теплового баланса рассчитываем тепловую мощность теплообменника Q.

Для этого по табл. 1.65 [1] при средней температуре горячего теплоносителя находим удельную теплоемкость воды .

Тогда тепловая мощность аппарата равна:



Зная Q, из правой части уравнения теплового баланса находим температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата:



Удельная теплоемкость зависит от искомой температуры , поэтому расчет ведем методом последовательных приближений.

В первом приближении примем . По табл. 1.74 [1] при средней температуре холодного теплоносителя находим кДж/(кг·К).

Рассчитываем температуру холодного теплоносителя на выходе во втором приближении:



Расхождение между принятым и полученным значениями температуры составляет

---

Погрешность итерационного процесса определения температуры больше 5 %, поэтому расчет повторяем. При этом удельную теплоемкость воды находим по табл. 1.74 [1] для нового значения . При средней температуре холодного теплоносителя находим кДж/(кг·К).

Рассчитываем температуру холодного теплоносителя на выходе в третьем приближении:



Расхождение между принятым и полученным значениями температуры составляет



Расхождение между температурами второго и третьего приближения меньше 5 %, поэтому расчет заканчиваем. Для дальнейших расчетов принимаем температуру холодного теплоносителя на выходе равной

2. Из уравнения неразрывности (1.12) определяем скорость движения горячего и холодного теплоносителей.

При этом для секционного теплообменника типа «труба в трубе» предварительно необходимо найти количество параллельно соединенных секций. Алгоритм определения приведен в разделе 3.3 учебного пособия.

– Из уравнения неразрывности находим скорости движения теплоносителей без распараллеливания потоков теплоносителей, т.е. при



В данном случае воздух движется в межтрубном пространстве, поэтому площадь поперечного сечения для прохода горячего теплоносителя равна





Холодный теплоноситель вода движется в трубках, поэтому площадь поперечного сечения для прохода холодного теплоносителя находим по формуле



Плотность горячей воды находим при средней температуре

---

по табл. 1.74 [1] . Плотность холодной воды находим при средней температуре по табл. 1.74 [1] .

Рассчитываем скорости движения теплоносителей при :





– Сравниваем значения скоростей и с рекомендуемым интервалом изменения скоростей:



Скорость горячего теплоносителя попадает в требуемый диапазон значений, а скорость холодного теплоносителя превышает максимально допустимую , поэтому необходимо распараллеливание потока горячего теплоносителя.

– Выбираем число параллельных секций таким образом, чтобы скорость воды находилась в рекомендуемом интервале значений. Для этого примем скорость холодного теплоносителя (воды), например, зад и определим число параллельных секций для движения холодного теплоносителя по формуле:



Уточняем и при :





3. Строим график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности нагрева Т=f(F) и рассчитываем среднюю разность температур теплоносителей .

Схема движения теплоносителей – противоток. Так как

---

, и соответственно , то выпуклость кривых изменения температуры теплоносителей направлена в сторону холодного теплоносителя – вниз.

Из графика Т=f(F) определяем максимальную и минимальную разности температур теплоносителей:







Рис. 1. Изменение температуры теплоносителей вдоль поверхности нагрева

Отношение поэтому среднюю разность температур рассчитываем по формуле:



4. Рассчитываем коэффициенты теплоотдачи и коэффициент теплопередачи k.

Основная сложность определения коэффициентов теплоотдачи и заключается в том, что в критериальные формулы входят величины, зависящие от температур наружной и внутренней стенок и , поэтому расчёт ведут методом последовательных приближений по одному из алгоритмов, описанных в разделе 1.5. Выполним расчет по первому алгоритму.

– Задаем неизвестные температуры стенок и в первом приближении:





– По табл. 1.11 [1] при средней температуре стенки находим коэффициент теплопроводности хромистой нержавеющей стали марки 1Х13 (Ж1) Вт/(мК).

– По критериальным уравнениям определяем коэффициенты теплоотдачи со стороны горячего и холодного теплоносителей и

---

Смотрите также файлы

• Закон об административных правонарушениях принят Архангельским областным.docx

• Пенсионное обеспечение федеральных гражданских служащих.docx

• Natural resources are the building blocks on which modern society depends.docx

• Пніаза тілі Малімні аты жні.docx

• Жанры публицистического стиля Жанры публицистического стиля.docx