Тепловой и гидравлический расчет теплообменных аппаратов компрессорных установок

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовая работа

Тепловой и гидравлический расчет теплообменных аппаратов компрессорных установок

                                           Студент  гр. 3031/2  _____________ Полоротов Ю.В.

                                                Руководитель  _______________ Кортиков Н. Н.

Санкт-Петербург

2009г

Введение.

Теплообменные аппараты различных типов широко используются почти во всех отраслях промышленности. По принципу действия теплообменные аппараты делятся на рекуперативные, регенеративные и смесительные. В рекуперативных аппаратах теплота от одного теплоносителя к другому передается через неподвижную твердую стенку, и процесс теплообмена в них можно считать стационарным. Регенеративные аппараты работают в нестационарных (циклических) условиях, когда горячий и холодный теплоносители поочередно омывают поверхности аккумулятора теплоты. При этом аккумулятор в первой части цикла отбирает теплоту от горячего теплоносителя, а во второй части цикла отдает холодному. В смесительных аппаратах передача теплоты происходит за счет непосредственного смещения горячего и холодного  теплоносителей.

Из всего многообразия типов и конструкций теплообменных аппаратов в качестве объекта теплового и гидравлического расчета выбираем рекуперативные воздухоохладители.

Воздухопохладители играют важную роль в энергомашиностроении и широко применяются в компрессорных установка.

1.  Исходные данные.

Обозначения: «1» - воздух, «2» - вода, « ΄ » - вход, « ΄΄» - выход.

Принимаем: 1) Турбинный пучок – шахматный.

2) Схема движения теплоносителей перекрестная, противоточная, предполагаем число ходов , число рядов .

3) Трубы монометаллические с ореберением, ребра выбраны постоянной толщины (, где - толщина ребра у основания, - толщина ребра у вершины).

4) Для начала расчета коэффициент теплоотдачи воды  принимаем равным

в дальнейшем уточним его.

Таблица №1

Исходные данные.

Таблица №2

Характеристики шахматных пучков, составленных из трубок с непрерывными спиральными ребрами.

- внешний диаметр без оребрения;

- внешний диаметр с оребрением;

- толщина ребра;

- шаг между ребрами;

- фронтальный шаг;

- продольный шаг.

2.  Тепловой расчет

2.1  Определение среднелогарифмического температурного напора и выбор теплофизических свойств воды и воздухаю.

Определим температуру воздуха на выходе, из соотношения

из этой формулы следует, что:

.

, где и - большая и меньшая из  и

; .

Соответственно получается, что , .

Тогда среднелогарифмический температурный напор:

.

Для перекрестного противотока надо ввести поправку , которая при числе ходов  имеет значение .

.

Определение теплофизических свойств для воздуха и воды по средней температуре

Примем значение средней температуры воздуха равной .

Таблица №3

Физические свойства воздуха при давлении 760 мм рт. ст. и температуре .

Таблица №4

Физические свойства воды при давлении 760 мм рт. ст. и температуре .

Найдем плотность воздуха, , а по ней остальные физические параметры: кинематический коэффициент вязкости,  и число Прандтля, .

.

.

.

2.2  Расчет количества теплоты передаваемой через поверхность теплообмена и расхода охлаждающей воды