Определение поверхности теплообмена (стр. 1 из 5)

Министерство образования и науки Украины

Сумский государственный университет

Кафедра технической теплофизики

Курсовая работа

по дисциплине “Тепломассообмен”

Сумы 2009

Содержание

1. Термодинамический расчет

2. Определение теплофизических свойств теплоносителей

3. Предварительная компоновка теплообменной системы

4. Гидродинамический расчёт

5. Расчёт теплопередачи после оребрения

Список литературы

1. Термодинамический расчет

Постановка задачи:

При проектировании теплообменного аппарата, целью расчёта которого является определение поверхности теплообмена, должны быть известны расход горячего и холодного теплоносителей, их температуры на входе и на выходе и теплоёмкости. Принято обозначать параметры горячего теплоносителя индексом-1 и холодного теплоносителя индексом-2.

Исходные данные:

1. Температура выхлопных газов t_г=440°C.

2. Расход выхлопных газов m₁=90кг/с.

3. Параметры воды на входе в экономайзер:

-температура воды на входе в экономайзер t₂'=105°C;

-давление воды на входе в экономайзер p₁=2 бар.

4. Параметры выхлопных газов после пароперегревателя:

-температура выхлопных газов после пароперегревателя

t_п= t_г-50°C

5. Температура выхлопных газов на входе в экономайзер

t₁'= t₂''+∆ t_г, где ∆ t_г=15…20°C.

Требования по сопротивлению:

Газодинамическое сопротивление не должно превышать ∆ p₁≤2кПа (2% от номинала).

Гидродинамические показатели не ограничены, но скорость воды в трубах не должна превышать 2-3 м/с.

Выхлопные газы газотурбинной установки содержат 75 % воздуха, поэтому их свойства можно считать по свойствам воздуха.

Газовая постоянная R=292

.

t₂''=208°C при p₂=18 бар (из таблицы для воды и сухого насыщенного пара).

t₁'= t₂''+ (15…20°C) =208+20=228°C

t_п= t_г-50°C=500-50=450°C

Рисунок 1- Принципиальная схема ПТУ

Рисунок 2- Схема процесса в T,s-координатах

Термодинамическая модель

Если теплота горячего теплоносителя полностью воспринимается холодным теплоносителем, то уравнение теплового баланса

, (2.1)

, (2.2)

где

- тепловой поток.

Средняя теплоёмкость в интервале температур от 0 до t определяется следующим эмпирическим уравнением:

C_pm

=1, 0235+

. (2.3)

Уравнение теплопередачи:

, (2.4)

где

- коэффициент теплопередачи;

- площадь поверхности стенки;

- средний температурный напор.

Средний температурный напор:

, (2.5)

где

,

Тепловой поток от выхлопных газов:

(2.6)

где h_Г – энтальпия выхлопных газов.

Расчетная часть

Определяем тепловой поток:

,

Найдем расход воды с энергобаланса:

.

где энтальпия h_п=3360

определяется по h,S – диаграмме для водяного пара при p₂=18 бар и t_п =450°C, =869,5 - по таблицам для воды при p₂=18 бар.

,

10,78 кг/с.

Тепловой поток в экономайзере:

,

МВт.

Определяем температуру выхлопных газов на выходе из экономайзера:

,

,

,

174,11˚С.

Средний температурный напор

44,63˚С

Таблица 1.1. Результаты расчета.

наименование	обозначение	размерность	значение
тепловая мощность экономайзера	Qэ	МВт	4,86
характерная температура после пароперегревателя		˚С	228
характерная температура газа на выходе из экономайзера		˚С	174,11
характерная температура воды на входе в экономайзер		˚С	90
характерная температура воды на выходе из экономайзера		˚С	208
характерное давление на входе	p1	бар	1
характерное давление на выходе	p2	бар	18
большая разность температур		˚С	84,11
меньшая разность температур		˚С	20
средняя разность температур		˚С	44,63
массовый расход воздуха	m2	кг/с	10,78

2 Определение теплофизических свойств теплоносителей

Плотность выхлопных газов на входе определяем из уравнения состояния газа

,

где R=292

- газовая постоянная,

=1 бар- давление выхлопных газов на входе,

=228+273,15=501,15 К- температура выхлопных газов на входе в экономайзер.

.

Плотность выхлопных газов на выходе определяем из уравнения состояния газа

,

где R=292

- газовая постоянная,

=0,98 бар- давление выхлопных газов на выходе,

=174,11+273,15=447,26 К - температура выхлопных газов на выходе из экономайзера.

.

Средняя плотность выхлопных газов

.

Средняя температура выхлопных газов

˚С.

Теплофизические свойства воздуха определяем по табличным данным из табл. 2, с. 284 [2] по

˚С:

Таблица 2.1. Теплофизические свойства воздуха.

			0,68	1,026

Теплофизические свойства воды определяем по табличным данным из табл. 3, с. 286 [2]: