Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Кафедра «Процессы и аппараты химической технологии»

Оценка проекта:

Члены комиссии:

Курсовой проект. Расчет и проектирование теплообменника.

Пояснительная записка

ПАХТ 2503.0650.00.006.ПЗ

Руководитель проекта: Ермаков С.А.

Студент: Обыденнов К.Л.

Группа: Х-44083

Екатеринбург 2008

Содержание

Введение 2

Поверхностные теплообменные аппараты 4

Расчетная часть. 6

2.Расчет теплообменника типа «труба в трубе» 9

2.Расчет кожухотрубного теплообменника 13

Заключение 17

Список литературы. 18

Введение

Перенос энергии в форме тепла, происходящий между телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой теплообмена является разность температур более нагретого и менее нагретого тел, при наличии которой тепло самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Тела, участвующие в теплообмене, называются теплоносители.

Теплопередача - наука о процессах распространения тепла. Законы теплопередачи лежат в основе тепловых процессов (нагревание, охлаждение, конденсация пара, выпаривание и др.) и имеют большое значение для проведения многих массообменных процессов, а также и химических процессов, протекающих с подводом и отводом тепла.

Различают три способа (механизма) теплопередачи:

• теплопроводность;

• конвекция;

• излучение (лучеиспускание).

Теплопроводность - перенос тепла вследствие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц, непосредственно соприкасающихся друг с другом.

Такой переход тепла наиболее характерен для твердых тел. Здесь тепло передается как энергия упругих колебаний атомов и молекул около их среднего положения. Эта энергия переходит к соседним атомам и молекулам в направлении ее уменьшения, т.е. уменьшения температуры. Главную роль в переносе энергии в металлах играют свободные электроны, которые движутся хаотически подобно движению молекул газа (электронный газ).

Конвекция — перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости. Этот механизм передачи тепла характерен только для текучих сред. В большинстве случаев теплообмена в промышленных установках тепло передается от одной текучей среды к другой через стенку, причем если тепло передается через стенку теплопроводностью, то от горячей среды к стенке и от стенки к нагреваемой среде оно передается конвекцией. Переход тепла от среды к стенке или от стенки к среде называется теплоотдачей.

В подавляющем большинстве случаев имеет место принудительная конвекция, т.к. в аппаратах осуществляется обычно принудительное перемещение теплоносителей, причем поток, как правило, имеет ярко выраженный турбулентный характер. [2]

Тепловое излучение - процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длинной волны, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела.

Тепловое излучение распространяется прямолинейно и подчиняется законам преломления и отражения. Лучистая энергия, распространяясь в пространстве от тела, излучающего ее, при встрече с другим телом может полностью или частично поглощаться им, превращаясь в тепло, т.е. электромагнитные колебания, могут возбуждать тепловые колебания внутри атомов и молекул. Для одного и того же материала шероховатые, матовые поверхности лучше поглощают лучи, чем гладкие, полированные. Падающий на шероховатую поверхность луч отражается несколько раз, передавая ей этими многочисленными падениями большое количество энергии, чем луч, падающий на гладкую поверхность, и отражающийся один раз. Если же шероховатая поверхность лучше поглощает лучи, то она обладает и лучшей поглощающей способностью.

В реальных условиях тепло передается ни каким - либо одним из указанных способов, а комбинированным путем.

Процесс передачи тепла от более нагретой к менее нагретой среде через разделяющую их поверхность или твердую стенку, называется теплопередачей.

Теплоносители, имеющие более высокую температуру, чем нагреваемая среда, и отдающие тепло, называются нагревающими агентами. Теплоносители с более низкой температурой называются охлаждающими агентами.

Теплопередача при переменных температурах зависит от взаимного направления движения теплоносителей. Различают:

1) параллельный ток или прямоток — движение теплоносителей в одном и том же направлении;

2) противоток - движение теплоносителей в противоположных направлениях;

3) перекрестный ток - теплоносители движутся взаимно перпендикулярно друг другу;

4) смешанный ток - один из теплоносителей движется в одном направлении, а другой как прямотоком, так и противотоком относительного первого.

Движущая сила процессов теплопередачи при переменных температурах изменяется в зависимости от вида взаимного направления движения теплоносителя.