Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

К а ф е д р а «Теоретические основы термодинамики

и гидромеханики»

Курсовая работа

по дисциплине «ТМО»

Тема:

«ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ

ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА»

Вариант №5

Выполнил: студент 3 курса, группа 2

специальность - 140101

Никитин А.В.,

Проверила: к.т.н., доцент

Габдушев Р.Ж.

Самара 2012

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………………………………...2

Физическая постановка задачи…………………………………………………………………………...2

Исходные данные.……...…………………………………………..........................................................4

Теплоотдача в цилиндрическом канале…………….……….................................................................6

Теплоотдача в щелевом канале………..………………………………………………………………...8

Теплопередача через внутреннюю стенку теплообменника………………………………………….10

II итерация………………………………………………………………………………………………..12

Теплопередача через наружную стенку теплообменника…………………………………………….13

Теплопередача через внутреннюю стенку теплообменника………………………………………….15

Результаты расчета………………………………………………………………………………………19

График…………………………………………………………………………………………………….20

Библиографический список………………………………………………………………………..........21

Введение.

Процессы тепломассообмена отличаются значительной сложностью как с точки зрения физических механизмов переноса, так и с точки зрения их математического описания. В настоящее время существует в достаточной степени устоявшийся подход к описанию процессов тепло-и массообмена в теплообменных аппаратах, основанный на принципах феноменологического подхода. При этом используются формулировки законов сохранению, записанные, как правило, в форме дифференциальных уравнений, феноменологические законы переноса (Фурье, Ньютона-Рихмана, Стефана-Больцмана) и система эмпирических соотношений, которая связывает характеристики переноса со свойствами рабочих сред, характером течения, конструктивными особенностями теплообменных аппаратов и т.д.

Изучение принципов и методов расчета процессов тепломассообмена сопряжено с преодолением ряда существенных трудностей и требует наличия определенного уровня знаний и навыков в области физики и математики.

Физическая постановка задачи.

В соответствии с [1], требуется выполнить поверочный расчет теплообменного аппарата типа "труба в трубе", схема которого показана на рис. 1, 2.

Рис.1. Схема теплообменника

Рис.2. Схема оребрения

Теплообменный аппарат состоит из двух соосно расположенных круглых цилиндрических труб с наружной теплоизоляцией.

Внутренняя труба снабжена продольными ребрами с наружной стороны. В щелевом пространстве между трубами движется воздух. По внутренней трубе снизу вверх движутся газообразные продукты сгорания органического топлива.

Воздух в теплообменнике нагревается, продукты сгорания охлаждаются. Заданы состав продуктов сгорания (объемные доли трехатомных газов и азота - , , ), направление движения теплоносителей (прямоток или противоток), температура теплоносителей на входе (T_0г, T_0в), массовый расход продуктов сгорания и воздуха (G_г, G_в), все геометрические (конструктивные) характеристики элементов теплообменника:

• длина L,

• диаметр внутреннего цилиндра D,

• ширина щелевого пространства для прохода воздуха h,

• толщина слоя теплоизоляции _и ,

• толщина стенки теплообменника ,

• толщина стенки наружной металлической обшивки _о,

• высота ребра h_р ,

• толщина ребра ,

• количество ребер n.

Теплообменник ориентирован вертикально. Окружающая среда - воздух. Целью поверочного расчета является определение температуры теплоносителей на выходе из теплообменного аппарата и расчет составляющих теплового баланса.

В результате расчета требуется:

1. определить конечную температуру воздуха и продуктов сгорания;

2. определить среднюю температуру стенки внутреннего цилиндра;

3. определить эффективность оребрения;

4. определить среднюю плотность теплового потока через стенку внутреннего цилиндра;

5. определить средние температуры слоев наружной стенки;

6. определить среднюю плотность теплового потока и тепловой поток через теплоизоляцию в окружающую среду;

7. определить максимальную температуру внутренней стенки;

8. определить максимальную температуру слоев наружной стенки;

9. построить графики изменения температур теплоносителей по высоте теплообменника;

10. построить график изменения температуры по высоте ребра;

11. построить график изменения температуры по толщине внутренней стенки;

12. построить график изменения температуры по толщине наружной стенки теплообменника (стальной внутренний цилиндр, теплоизоляция, наружная обшивка);