ВВЕДЕНИЕ.

1. Цели и задачи курсовой работы.

Различают конструктивный и поверочный тепловой расчет теплообменного аппарата.

Цель конструктивного расчета состоитв определениивеличины рабочей поверхности теплообменника, которая является исходным параметром при его проектировании. При этомдолжно быть известно количество передаваемой теплоты или массовые расходы теплоносителей и изменение ихтемпературы.

Поверочный расчет выполняется для теплообменника с известной величиной поверхности.

Цель теплового расчета состоитв определении температур теплоносителя на выходе из теплообменника и количества передаваемой теплоты.Подробно с основными схемами теплообменных аппаратов,конструкцией и методикой их расчета можно ознакомиться в учебной испециальной литературе[1-4].

В задании на курсовую работу необходимо, руководствуясь данной методикой, произвести конструктивный, тепловой и гидравлический расчеты противоточного теплообменника газотурбинной наземной установки замкнутого цикла. В ходе расчета следует выбрать исходные конструктивные соотношения для компоновки теплообменника. определить рабочую поверхность теплообменника. подобрать тепловую изоляцию и основные размеры, сделать эскизную схему аппарата. Необходимо определить затраты мощности на прокачку холодного и горячего теплоносителей.

Учебные пособия, справочники и литература, использованные в курсовой работе, указаны в библиографическом списке.

Конструктивная схема теплообменника представленарис.1

Рис.1. Конструктивная схема теплообменника.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОТИВОТОЧНОГО РЕКУПЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

1.Определение массовых секундных расходов теплоносителей.

На основе уравнения теплового баланса (при отсутствии потерь тепла и фазовых переходов теплоносителей)

где изменение энтальпии теплоносителей находится по формуле

Где Gв, Gг -массовый секундный расход теплоносителей, в котором для газа

Dtг=t’г-t’’г=250-35=215 0С, для воды Dtв=t’’в-t’в=65-15=50 0С.

2.Определение температурных условий работы теплообменника.

Находим среднюю по длине теплообменника температуру жидкости (воды) при условии, что нагрев ее в теплообменнике сравнительно мал:

Средняя по длине теплообменника температура газа

где среднелогарифмический температурный напор между теплоносителями

( рис.3)

Если то

По полученным значениям tср.в и tср. г из табл.1 и 2 (все таблицы см. в прил.2) определяются необходимые теплофизические характеристики теплоносителей:

Pr, m, Cp, n, l, r:

rг=Pг/RTг=8500000/287*387=76.53 кг/м3

3. Определение коэффициентов теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи от охлаждаемого газа к стенке трубки определяют с учетом числа трубок, по которым он протекает, ориентировочно это число может быть найдено по формуле:

(1)

Принимаем количество трубок n=61.

Скорость газа в трубах принимается равной wг=20…60 м/с при р<0.5 МПа. В нашем случае при р>0.5 МПа скорость принимаем wг= 30 м/с. Для воды скорость принимаем wв= 2 м/с, а диаметр трубки dвн= 10 мм. Вычислив число трубок и округлив его согласно табл.3 так, чтобы они заполняли всю трубную решетку, по nпол=61 находим значение действительной скорости газа из формулы (1).

Полученная скорость отличается на 5% от рекомендованной (или желаемой), что удовлетворяет погрешности 10%. Определяем предварительно критерий Рейнольдса:

или

вычисляем значение коэффициента теплоотдачи из уравнения:

учитывая также критериальное уравнение (применимо к газу и воде):

Имеем

Где yг = 1.05 - коэффициент, учитывающий влияние температурного фактора для охлаждаемого газа.

Находим коэффициент теплоотдачи от трубок охлаждающей воде, для чего предварительно определяем проходное (живое) сечение межтрубного пространства.