Розробити та запроектувати вимірювальний канал для автоматичного контролю витрати води в теплообмінному апараті

Міністерство освіти і науки України

Національний лісотехнічний університет України

Кафедра автоматизації виробничих процесів, електротехніки і теплотехніки

Курсовий проект

З дисципліни «Метрологія та технологічні вимірювання і прилади»

на тему: Розробити та запроектувати вимірювальний канал для автоматичного контролю витрати води в теплообмінному апараті

Студента 3 курсу, групи АК-31                            напряму підготовки «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології»

спеціальності «Автоматизоване управління технологічними процесами»

Керівник

Національна шкала _{-------------------------------}

Кількість балів _{------------------------------}

Оцінка _{---------------------------------}

ECTS _{---------------------------------}

Члени комісії   _{-------------------------     ----------------------------------------------}                         

^{(підпис)                       (прізвище та ініціали)}

_{---------------------     ----------------------------------------}

^{(підпис)                       (прізвище та ініціали)}

_{---------------------     ----------------------------------------}

^{(підпис)                        (прізвище та ініціали)}

м. Львів – 2013 р

ЗМІСТ

1.Загальні відомості щодо процесів теплообміну і теплопередачі                             

2.Передача тепла теплопровідністю

3.Конвективний теплообмін в однофазних потоках

4. Конвективний теплообмін при зміні агрегатного стану теплоносіїв

5. Конвективний теплообмін у двофазних потоках

6. Передача тепла тепловим випромінюванням

7.Теплопередача та основи розрахунку теплообмінників

8.Список літератури

9.Додатки

10.Предметний покажчик

РОЗДІЛ 1

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ЩОДО ПРОЦЕСІВ ТЕПЛООБМІНУ І ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ

1.1 Основні визначення і положення

Відповідно до законів термодинаміки перенесення тепла від нагрітих середовищ до холодних відбувається мимовільно доти, поки існує позитивна різниця температур між гарячим і холодним теплоносієм.

Локальною рушійною силою процесу теплообміну є різниця температур між нагрітим і холодним тілом або середовищем у даний момент часу (для періодичного процесу) або різниця температур між гарячим і холодним теплоносієм у локальному перетині апарата (для безперервних процесів). Середньою рушійною силою процесу є різниця температур між теплоносіями, що визначена за певний проміжок часу

(для нестаціонарного процесу) або на вхідній та вихідній ділянках апарата (для стаціонарного процесу).

Кількість тепла, що передана (або прийнята) теплоносієм у процесі теплопередачі за одиницю часу, називається тепловим потоком

(тепловим навантаженням) та вимірюється в Дж/с = Вт.

Поверхнею теплопередачі називають площу контакту, через яку відбувається передача тепла від гарячого теплоносія до холодного.

Окремий частковий процес перенесення тепла в межах однорідної фази з ядра потоку гарячого теплоносія до поверхні теплопередачі або від нагрітої поверхні у ядро потоку холодного теплоносія називається тепловіддачею. Процес перенесення тепла з ядра потоку гарячого теплоносія у ядро потоку холодного теплоносія через розділяючу теплоносії стінку (міжфазну границю) називається теплопередачею.

Отже, процес теплопередачі є складним і багатостадійним, що вміщує у себе як стадії перенесення тепла (тепловіддачу) у межах кожного з теплоносіїв, так і стадії перенесення тепла через границю розділення фаз – поверхню теплопередачі.

В основу процесів теплоперенесення покладений основний кінетичний закон [19, 36], відповідно до якого швидкість теплопередачі прямо пропорційна рушійній силі та обернено пропорційна термічному опору

                       (1.1) де Qт – кількість переданого тепла, Дж; F – поверхня теплопередачі, м2;

. – тривалість процесу, с; .tс – середня різниця температур між теплоносіями, К; Rт – термічний опір процесу теплопередачі.

Для сталого процесу на основі рівняння (1.1) кількість переданого тепла за одиницю часу знаходять за формулою

                   (1.2) де Q – тепловий потік, Вт; kт – середній для теплового процесу кое- фіцієнт теплопередачі, що характеризує швидкість процесу теплопередачі, kт=1/Rт.

Залежність (1.2) називають основним кінетичним рівнянням процесу теплопередачі.

Величину теплового потоку, агрегатний (фазовий) стан, напрямок, режим і характер руху теплоносіїв уздовж поверхні теплопередачі, величину середньої рушійної сили процесу визначають як швидкість

(інтенсивність) і ефективність теплообмінних процесів, так і тип використовуваного теплообмінного обладнання, його геометричні розміри, загальну поверхню теплопередачі та конструктивні особливості.

1.2 Гарячі (нагрівні) теплоносії

Теплоносії, що мають більш високу початкову температуру та віддають тепло в процесі теплообміну, при цьому охолоджуючись, називаються гарячими (нагрівальними). У хімічних і нафтопереробних виробництвах використовують багато різних нагрівальних теплоносіїв.