Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет  путей сообщения

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Теплоэнергетика»

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине

«Тепломассобменное оборудование предприятий»

 

 

 

 

                      Выполнил:

                                            студент гр. У-ПТ-9004

                                                                                  ________________ Нигматулин Р.М.

 

                                                                    

 

                                                                      Проверил:

                                                                      ________________   Кузнецов В.В.

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2011

 

УДК 658.26(075.8)

 

РЕФЕРАТ

 

     Курсовая работа содержит:    30 страниц, 9  рисунков,   9 таблиц.

 

     Теплообменник, теплопередача,  коэффициент,  теплота, сушильная  установка, пар, вода.

 

     Объектом исследования  являются  пароводяной подогреватель  и конвективная барабанная сушильная  установка, широко используемые  в промышленной теплоэнергетике.

 

     Цель работы –  углубление и закрепление теоретических  знаний, и приобретение практических  навыков инженерных расчетов  теплообменных  аппаратов   в технологии промышленной теплоэнергетики,  а также ознакомление со специальной  и справочной литературой. 

 

     В результате работы ознакомились  с устройством и техническими  характеристиками пароводяного  подогревателя и барабанной сушильной  установки, а также произвели  расчет этих теплообменных аппаратов.  Также мы научились пользоваться  специальной и справочной литературой  и еще раз коснулись государственных  и отраслевых стандартов.

 

     Область применения: промышленная теплоэнергетика, различные предприятия   и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Теплопередача - учение о процессах распространения  тепла - является частью общего учения о теплоте. Основы последнего были заложены еще акад. М. В. Ломоносовым; он создал механическую теорию теплоты и первым установил законы сохранения материи  и энергии.

В дальнейшем учение о теплоте развивалось  как один из разделов физики и разрабатывались  его общие положения. В связи  с изобретением паровой машины, паровой  турбины и двигателя внутреннего  сгорания в то время особое внимание уделялось вопросам превращения  тепла в работу. Позднее, с развитием  техники и значительным ростом мощности отдельных агрегатов, в работе тепловых машин стала возрастать роль процесса теплопередачи. Эти процессам большое  внимание стали уделять и в  других отраслях техники - строительной, металлургической, холодильной, машиностроительной, электротехнической и др.

Несмотря на это, даже в начале текущего столетия учение о теплообмене находилось еще в зачаточном состоянии и  представляло собой лишь собрание отдельных  эмпирических данных. Но успехи физики последних десятилетий и, в частности, изучение условий ламинарного и  турбулентного движения жидкости, открытие у стенки ламинарного пограничного слоя и др. позволили глубже выявить  физическую сущность процессов теплообмена. Одновременно с этим была разработана  общая методология исследования, обработки и обобщения опытных  данных, в основу которой положена теория подобия. Все имеющиеся данные по теплообмену затем были пересмотрены, уточнены и приведены в определенную систему. Учение о теплообмене оформилось в самостоятельную научную дисциплину и вместе с термодинамикой составляет теоретическую основу теплотехники.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить  оптимальную скорость движения воды в трубках вертикального четырехходового  пароводяного теплообменника теплопроизводительностью Q, в котором вода нагревается от температуры на входе t_в^’ до температуры на выходе t_в^’. Вода движется внутри латунных трубок, имеющих наружный диаметр d_н = 14 мм, внутренний  d_в = 12 мм. Коэффициент теплопроводности латунной стенки l_с = 104,5 Вт / (мК). Греющий пар является насыщенным и имеет давление p. Тепловые потери в окружающую среду составляют 2,5 % от подводимого тепла. Число часов использования мощности насоса – n_и, КПД насоса h_н = 0,75, КПД электродвигателя h_э = 0,92. Стоимость 1 м² поверхности нагрева подогревателя С_F = 3000 р. / м², стоимость электроэнергии С_э = 0,65 р. / кВтч. Доля годовых отчислений на амортизацию и текущий ремонт подогревателя – р_а, нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений – р_н. Численные значения Q, t_В, p, n_и, p_a, p_н принять из таблицы 1.1.

 

Таблица 1.1

 

Оптимальная скорость движения воды в трубах w_оn соответствует минимальным годовым приведенным затратам З_мин, определяемым по формуле, р. / год:

 

З = р_нК + И ,    (1.1)

 

где  К – начальная стоимость  нагревателя, р.;

        И – ежегодные  текущие расходы, р. / год. 

Наличие оптимальной  скорости движения воды в трубках  пароводяного нагревателя вызвано  тем, что с ростом w возрастает коэффициент теплопередачи k, уменьшается требуемая площадь поверхности нагрева F,  следовательно, начальная стоимость нагревателя К = С_f ^. F.

Однако при  этом возрастают потери давления воды Dр, расход электроэнергии Э на перекачку воды и связанные с ним ежегодные текущие расходы:

 

И = р_а^. К + С_э^. Э       (1.2)

 

 

 

 

 

 

 

Определим коэффициент  теплопередачи от пара к нагреваемой  воде через стенку трубы толщиной d_с:

                           (1.3)

где a_п – коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности трубок, ;

       a_в – коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности трубок к нагреваемой воде,

Для расчета a_п при конденсации пара на вертикальных трубках необходимо знать температуру внешней поверхности стенки t_ст и высоту трубки H. Так, как значение этих величин не известно, то расчет производим методом последовательных приближений. Предварительно зададим

t_c2 = t_н -

,    Н = 2

Средняя разность температуры между  теплоносителями:

_.     (1.4)

     Приведенная длина трубки:

Z =H^.A₁(t_н –t_c2).     (1.5)

 

     Значения величин  А₁ и В принимаются из таблицы 1.2 путем интерполяции в зависимости от t_н.

                                                                                                        Таблица 1.2

 

     Используя приложение  «Физические свойства водяного  пара в состоянии насыщения»  находим по заданному в условии  давлению температуру t_н=111,37⁰С, соответственно  А₁=61,99 ,  В=7,05^. 10 ^-3

     Зная t_н найдем по формуле (1.4):

 

     Зная  , найдем  t_c2:

     Приведенная длина  трубки:

     Если Z<2300, то режим течения пленки конденсата ламинарный и расчет ведется по формуле:

            (1.6)

Найдем  приведенную длину трубки Z по формуле (1.5), изменяя Н для каждой  скорости. Скорость будет изменяться от 0,5 до 2,0 с шагом 0,25. Полученные значения Z будут меньше 2300, следовательно коэффициент теплоотдачи будет вычисляться по формуле (1.6). Полученные результаты сведены в таблицу 1.3.