Здесь можно найти образцы любых учебных материалов, т.е. получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Расчёт змеевика для нагрева воздуха

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 24.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 9. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


 
     
 
Министерство образования Российской Федерации 
Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова 
(технический университет) 
 

 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ (РАБОТА) 


По дисциплине:________________________________________________________________ (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема:______________________________________________________________________ 
 
 


Автор: студент  гр.:   _____________     ______________           /__________________/             
                       (шифр группы)               (подпись)                  (Ф.И.О.) 
 

ОЦЕНКА:_______________ 

Дата: ___________________ 

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта:  ___________          _____________________  /_______________/                  
                               (должность)                                          (подпись)                                               (Ф.И.О.) 
 
 
 

Санкт-Петербург
2010
 


 
Министерство образования Российской Федерации 
Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова 
(технический университет) 
 
 
 
 
УТВЕРЖДАЮ Заведующий  кафедрой
КГМиТМ
___________ /________/ 

"___"__________2010 г.
 
КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ (РАБОТА)
По дисциплине:________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
(наименование  учебной дисциплины  согласно учебному  плану)
Задание
Студенту группы:   __ОНГ-07-1____  ____________________                /Ведерникова А.Ю./             
                          (шифр группы)                 (подпись)                                (Ф.И.О.)
1. Тема  проекта: Расчёт змеевика для нагрева воздуха.
2. Исходные данные  к проекту: Рассчитать и выбрать змеевик для нагрева воздуха с 20 до 90 °С при среднем абсолютном давлении 810 мм рт. ст.;
3. Содержание  пояснительной записки: Текст пояснительной записки должен включать: аннотацию на русском и английском языках, описание особенностей тепловой работы аппарата, расчет процесса теплообмена, чертеж агрегата, список использованной литературы.
5. Срок сдачи  законченного проекта: 31 декабря 2010 г.

Руководитель проекта:  ассистент       _____________________  /___Иванов П.В. /                                                 (должность)                                        (подпись)                                            (Ф.И.О.)
Дата  выдачи задания: 19 сентября 2010 г.
 

Аннотация

 
     В данной курсовой работе производится расчет змеевика, предназначенного для нагрева воздуха дымовым газом. Данные рекуперативные теплообменники применяются в различных отраслях промышленности, например, в химической, металлургической и др. Целью данного расчета является определение необходимой поверхности теплообмена и основных конструктивных характеристик аппарата.
     Объем курсовой работы –рисунков –2.
     The Summary
     In the given course work is settled an invoice of the economizer, intended for cooling water by cold air. The data thermoexchanger are applied in various industries, for example, in chemical, metallurgical etc. Purpose of the given account the definition of a necessary surface of heat exchange is and basic constructive characteristics.
     Volume of course work –figures - 1.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Оглавление 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 
     Теплообменник, теплообменный аппарат, устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и  поверхностью твердого тела. Процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому – один из наиболее важных и часто используемых в технике процессов.
      В настоящее время теплообменная  аппаратура широко используется в самых  различных областях народного хозяйства. Она является одной из важнейших  составляющих технологического и прочего оборудования большинства предприятий, например, таких как металлургические и химические производства. Теплообменники повсеместно встречаются и в быту: радиаторы двигателей автомобилей и других транспортных средств, батареи парового отопления и т. д.
      Металлургическая  и химическая промышленность сегодня  немыслима без новых технологий, позволяющих использовать средства оборота ресурсов. Рациональное использование  избыточного тепла, выделяющегося  в результате каких-либо технологических  процессов, является далеко не единственной, но одной из важнейших причин создания теплообменников, которых в настоящее время насчитывается десятки видов. Они различаются и по конструкции, и по способам передачи тепла, и по назначению (хотя большинство теплообменников могут быть взаимозаменяемыми).
      Для обеспечения оптимальной работы теплообменной аппаратуры необходим  целый ряд инженерных или исследовательских  расчетов. Так, тепловой и гидравлический расчеты являются основными при  практическом использовании оборудования; конструктивный расчет производят при проектировании теплообменника; экономический (производимый и для любого другого оборудования) производят с целью подбора наиболее рациональных параметров аппарата с позиции оправданности его экономически выгодного использования в народном хозяйстве.

Краткие теоретические сведения

Требования, предъявляемые к  теплообменным аппаратам

 
    Применение  конкретного типоразмера аппарата должно обеспечить передачу требуемого количества теплоты с получением конечных температур носителей.
    Аппарат должен обладать определенной пропускной способностью для каждого из теплоносителей при заданном уровне гидравлических сопротивлений.
    При заданной тепловой нагрузке и других равных исходных параметрах теплоносителей аппарат должен иметь наименьшие габаритные размеры и наименьшую металлоемкость, т.е. процесс теплообмена должен протекать наиболее интенсивно.
    Аппарат должен обладать определенным запасом прочности, гарантирующим его безопасную эксплуатацию при механических нагрузках, возникающих от давлений теплоносителей, вследствие температурных деформаций различных частей теплообменника, вибрации и т.п.
    Поверхности теплообмена и другие элементы  конструкции аппарата, омываемые теплоносителями, должны обладать достаточной стойкостью к химическому и эрозионному воздействию в течение заданных сроков эксплуатации.
 
     Конструкция теплообменного аппарата должна предусматривать  возможность удаления теплоносителей перед проведением осмотров, ремонта  и т.п.

  Змеевиковые теплообменники

Теплообменник это аппарат для передачи теплоты от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой. Теплообменники делятся на рекуперативные, регенераторные и смесительные (градирни, скрубберы и т. д.)
     Конструкция змеевикового теплообменника показана на рис.1. Аппарат имеет корпус, в котором размещен змеевик или система змеевиков. Витки змеевика ориентированы по винтовой линии. При большой площади поверхности теплообмена змеевики по длине набирают из нескольких секций. Во избежание прогибов труб при большом числе витков и большом диаметре навивки каждый виток закрепляют болтами на стойках.
     К конструкции  змеевиковых теплообменников  предъявляются следующие требования:
    обеспечение максимальной степени утилизации тепла дымовых газов;
    достаточная стойкость против воздействия дымовых газов с высокой температурой;
    максимальная компактность, т.е. высокая удельная поверхность нагрева;
    наивысший суммарный коэффициент теплопередачи, что также способствует достижению компактности теплообменника;
    наименьшее гидравлическое сопротивление;
    достаточная герметичность.
 

 Методика расчета теплообменных аппаратов

 
      При проектировании теплообменников их тепловой расчет сводится к определению  необходимой поверхности теплообмена  F при известных расходах, начальной и конечной температурах теплоносителей.
      Для действующих теплообменных аппаратов  выполняют поверочные тепловые расчеты, в которых возможная производительность аппарата сопоставляется с фактической, и определяются условия, соответствующие  оптимальному режиму работы теплообменника. Ниже рассмотрена общая методика технологических расчетов при проектировании теплообменников.
      Скорости  теплоносителей в выбранном аппарате должны обеспечивать благоприятное  сочетание интенсивного переноса тепла  и умеренного расхода энергии  на перемещении теплоносителя. При этом желательно, чтобы теплообмен происходил в условиях турбулентного режима течения теплоносителей при развитом турбулентном движении (Re?104) или близком к нему.

  Основные положения теплового расчета

 
     При проектировании новых аппаратов целью теплового расчета является определение площади поверхности теплообмена, а если последняя известна, то целью расчета является определение конечных температур рабочих жидкостей. Основными расчетными уравнениями теплообмена при стационарном режиме являются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса: уравнение теплопередачи:
     
     где Q—тепловой поток, Вт; к—средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*град); F— площадь поверхности теплообмена в аппарате, м2; t1 и t2— соответственно температуры горячего и холодного теплоносителей; уравнение теплового баланса при условии отсутствия тепловых потерь и фазовых переходов:
     
     где и — массовые расходы теплоносителей, кг/с; ср1 и ср2— удельные теплоемкости жидкостей в интервале температур от ; — температуры жидкостей при входе в аппарат; — температуры жидкостей при выходе из аппарата.
     Произведение называют водяным (или условным) эквивалентом.
     С учетом последнего уравнение теплового  баланса может быть представлено в следующем виде:
     
     где W2, W1— условные эквиваленты горячей и холодной жидкостей. В тепловом аппарате температуры горячего и холодного теплоносителей изменяются обратно пропорционально их условным эквивалентам. Это соотношение сохраняется и для каждого элемента площади поверхности  аппарата:
     
     где dt1 и dt2— изменение температуры горячего и холодного теплоносителей на элементе площади поверхности аппарата.
     Соотношение между величинами условных эквивалентов горячего и холодного теплоносителей определяет наклон температурных кривых на графиках изменения температур. Например, если W1 = 2W2, то изменение температуры холодного теплоносителя будет вдвое больше изменения температуры горячего теплоносителя.
     При выводе основного уравнения теплопередачи принималось, что температуры горячего и холодного теплоносителей в теплообменном аппарате не изменяются. В действительности температуры рабочих жидкостей при прохождении через аппарат изменяются, причем на изменение температур большое влияние оказывают схема движения жидкостей и величины условных эквивалентов.
     Величины  можно принять постоянными только в пределах элементарной площади поверхности теплообмена dF. Поэтому уравнение теплопередачи для элемента dF справедливо лишь в дифференциальной форме:
     
     Тепловой  поток, переданный через всю площадь поверхности F, при постоянном среднем коэффициенте теплопередачи к определяется интегрированием уравнения (3):
     
     где — средний логарифмический температурный   напор   по всей площади поверхности нагрева.
     Для случаев,   когда   коэффициент  теплопередачи   на   отдельных  участках   поверхности   теплообмена    значительно    изменяется,    его усредняют:
     
       Тогда при k =const уравнение (4) примет вид:
     

  Определение средних температур теплоносителей и средней температуры стенки

 
      После решения уравнения теплового  баланса определяют средние температуры  теплоносителей:
      
                 (5)

      
                 (6)

      и среднюю температуру стенки:
      
             (7)
 

  Средний температурный напор

 
     Если  температура теплоносителей изменяется по закону прямой линии, то средний температурный напор в  аппарате   равен   разности  среднеарифметических   величин:
     
     Однако  температуры рабочих жидкостей меняются не по линейному закону. Поэтому уравнение (5) будет только приближенным и может применяться при небольших изменениях температуры обеих жидкостей.
     Определим для аппарата с противотоком     при    нелинейном изменении температур рабочих жидкостей
     Пусть в произвольном сечении температура горячего теплоносителя t1 температура холодного теплоносителя t2.     
 Разность между ними: 
Количество  теплоты, передаваемое от горячего к холодному теплоносителю через элементарную площадь поверхности теплообмена dF,  определяем следующим уравнением:         
     При передаче теплоты  температура горячего теплоносителя понизится на dt1 а температура холодного теплоносителя повысится на dt2 тогда:
     
     Продифференцировав  уравнение (а) и подставив в него значения dt1 и dt2, получаем:
     
     Обозначим
     
     Подставим значение из (в) в уравнение (б):
     
     Если  величины п и к — постоянные, то, интегрируя уравнение (г) в пределах и от 0 до F, находим:
     
     откуда:  
     Проинтегрируем  уравнение (в) и подставим в него значение п из уравнения (д):
     
     Но  тепловой поток Q из уравнения   (4)   ,   поэтому
     
     Величину  в уравнении (6) называют среднелогарифмическим температурным напором. Здесь — разность температур теплоносителей на одном конце аппарата, а — на другом конце аппарата.
     Для аппаратов с противотоком:
     
     Численное значение для аппаратов с противотоком при одинаковых условиях всегда больше для аппаратов с прямотоком, поэтому аппараты с противотоком имеют меньшие размеры.
     Если  принять изменение температуры  каждого из теплоносителей в аппарате по линейному закону, то среднеарифметическая разность температур будет несколько больше среднелогарифмической.

  Конструктивный расчет

 
      Данный  расчет производят после теплового расчета теплообменника. Для кожухотрубчатых аппаратов он сводится к определению числа или длины труб, размещению их в трубной решетке (с учетом числа ходов) и нахождению основных размеров (диаметра и высоты) аппарата. При конструктивном расчете определяют также диаметры патрубков штуцеров теплообменника. По известной поверхности теплообмена определяются основные размеры теплообменного аппарата. Для кожухотрубных аппаратов определяется длина труб:
                            (9)
      где
      n – общее количество труб в теплообменнике;
        – определяющее значение  диаметра трубы.
      Если  коэффициент теплоотдачи внутри труб значительно меньше, чем снаружи, то ;
      Если  коэффициент теплоотдачи снаружи  труб значительно меньше, чем внутри, то ;
      Если  коэффициенты теплоотдачи снаружи  и внутри труб одного порядка, то .
      Из  выражения (9) находят необходимую  длину труб, которую округляют  обычно до ближайшей большей величины по стандарту или нормали.
      Диаметр кожухотрубного теплообменника рассчитывают по формуле:
      
              (10)

      где s – шаг между трубами (s =1,2–1,5dН);
      b= (2a–1) – число труб, размещаемых на диагонали наибольшего шестиугольника при шахматном расположении труб (а – число труб на стороне наибольшего шестиугольника);
      dH— наружный диаметр трубы.
      При конструктивном расчете определяют также диаметры патрубков штуцеров теплообменника.
      Соотношение основных габаритов теплообменника должно удовлетворять условию: . При получении соотношений >6 необходимо уменьшить длину труб и, соответственно, увеличить их количество. При этом необходим пересчет теплообмена в межтрубном пространстве аппарата, так как с увеличением числа труб возрастает диаметр D трубной решетки и падает скорость теплоносителя, омывающего трубки снаружи. Расчет можно считать законченным только после получения соотношения .
      При конструктивном расчете определяют также диаметры патрубков штуцеров теплообменника по формуле:
      
          (11)

      где
      V– объемный расход теплоносителя, м3/с;
      W– скорость теплоносителя, м.

Задание

 
 
 
 
На рисунке 1 представлена ситуационная план-схема задачи.
          В данной работе требуется определить потребную поверхность нагрева и длину отдельных змеевиков для теплообменника, работающего по поперечной схеме.  
 
 
 
 
 

                        Рис. 1 

     Исходные  данные: 

    Коэффициент теплопроводности трубы (Al):
    2. Диаметры труб:                  
    3. Трубы расслоены в шахматном порядке с шагом
    поперек потока
    вдоль потока
     4. Температура дымовых газов в экономайзере:  
                                                                                       
    5. Расход воздуха:                                                   
    8. Температура питательного воздуха:                   

Решение задачи

 
     Необходимую поверхность теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи: 

       
 

    (1)
     Q – тепловой поток, Вт
     К – коэффициент теплопередачи,
      - средняя разность температур, 0С 

     1. Тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными условиями находим по уравнению (при неизменном агрегатном состоянии теплоносителей):
            , i =1;2   (2)
     G — массовый расход теплоносителя;
     судельная массовая теплоемкость;
       — начальное значение;
       — конечное значение;
     2. Один из технологических параметров, не указанных в исходном задании (массовый расход дымовых газов), можно найти с помощью уравнения теплового баланса:
             (3)
     Тепловые  потери при наличии теплоизоляции  незначительны, и при расчете  теплообменников их можно не учитывать.
     3. В аппаратах с поперечным движением теплоносителей средняя разность температур потоков определяется как среднелогарифмическая между большей и меньшей разностями температур теплоносителей на концах аппарата умноженная на поправочный коэффициент:
             (4) 

    4. Расчет коэффициента теплоотдачи находим по уравнению: 

           (5)
                     (5) 

      коэффициенты теплоотдачи на поверхностях стенки  
      коэффициент теплопроводности стенки
       толщина стенки (м) 

     5. Критерий Рейнольдса находим по формуле:
     
       — скорость движения теплоносителя: , м/с ( - площадь сечения трубы);
     d - диаметр змеевика, м;
       — кинетическая вязкость; 

     6. Производим расчет критерия Нуссельта:
     При движении теплоносителя в прямых трубах круглого сечения или в  каналах некруглого сечения без  изменения агрегатного состояния  коэффициент теплоотдачи определяют по следующим уравнениям:
     а) при развитом турбулентном движении (Re?104) — по уравнению:
             (6)
     Здесь Prст — критерий Прандтля, рассчитанный при температуре стенки. Определяющим размером в критериях Re и Nu является эквивалентный диаметр трубы; определяющая температура, при которой рассчитываются физические свойства среды — средняя температура теплоносителя. Пределы применимости формулы (6): Re = 104— 5?106; Pr = 0,6—100.
Поперечное обтекание  шахматных пучков труб найдем по формуле:

7. Определяем  коэффициент теплоотдачи:
       Для изогнутых труб (змеевиков) значение a, полученное из уравнения (6), умножают на поправку
        (7)
где d — внутренний диаметр трубы змеевика; l — теплопроводность; 
 

8. Находим теплопередачу  через цилиндрическую стенку  по формуле: 
 

 ,
                             
 

 Dt- разность температур, С;
и -теплоотдачи 1 и 2 веществ, ;
 и  -внутренний и внешний диаметры, м;
коэффициент теплопроводности стенки  
 

9. Зная тепловой поток и теплопередачу,  можно определить длину отдельных змеевиков теплообменного аппарата:
      , м       
Q – тепловой поток, Вт;
q – теплопередача, Вт/м; 
 

10. Находим количество  параллельно работающих змеевиков  по формуле: 


G – расход, кг/с;
- плотность вещества, кг/м3;
- наружный диаметр, м;
- скорость, м/с; 

11. Диаметр одного  витка находим по формуле:
, м

Где
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.