Файл: Курсовая работа тепловой расчет парового подогревателя горизонтального типа (.docx
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 106
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В газах распространение теплоты происходит вследствие обмена энергией при столкновениях молекул. Молекулы газа в той его части, которая имеет более высокую температуру, обладают большей кинетической энергией хаотического движения, чем молекулы газа в области с низкой температурой. Указанный обмен энергией приводит к переносу теплоты от нагретых объёмов газа к холодным.
В твёрдых телах (диэлектриках) перенос теплоты происходит вследствие силового взаимодействия между молекулами, т.е. в процессе столкновений колеблющихся частиц. Это взаимодействие существенно сильнее, чем в газах, вследствие чего теплопроводность твёрдых тел на 5…6 порядков выше, чем газов.
В металлах дополнительный перенос теплоты происходит вследствие движения и столкновений свободных электронов. Поэтому металлы обладают лучшей теплопроводностью, чем диэлектрики. В жидких средах, так же как и в диэлектриках, теплопроводность определяется силовым взаимодействием молекул при столкновении колеблющихся частиц. Этот процесс дополняется взаимной диффузией нагретых и холодных макро-объёмов жидкости. Обычно теплопроводность жидкостей превосходит теплопроводность газов в нормальных условиях, но она в несколько десятков и сотен раз меньше, чем у твёрдых тел. Исключение составляют жидкие металлы, у которых теплопроводность близка к теплопроводности твёрдых металлов.
Конвекция наблюдается лишь в жидкостях и газах. Конвективный перенос теплоты обусловлен перемещением макро-частиц (макро-объёмов) вещества в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой, т.е. перенос теплоты связан с переносом самого вещества. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью.
Конвективным теплообменом называется процесс совместного переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью. Тепловое излучение. При теплообмене излучением перенос теплоты осуществляется посредством электромагнитных волн. При этом происходит двойное превращение энергии. Внутренняя энергия вещества превращается в энергию излучения (энергию электромагнитных волн), которая распространяется в пространстве и, попадая на тела, способные её поглощать, снова превращается во внутреннюю энергию этих тел. Перенос теплоты тепловым излучением нередко происходит совместно с конвективным теплообменом, например, в камерах сгорания двигателей.
Наблюдаемые в природе и технике явления теплообмена обычно включают в себя все рассмотренные выше виды переноса теплоты.
Для удобства технических расчётов вводится понятие о двух видах теплообмена, которые называют теплоотдачей и теплопередачей.
Теплоотдачей называется процесс теплообмена, возникающий между твёрдым телом и омывающей его жидкой или газообразной средой. В общем случае теплоотдача включает в себя конвекцию, теплопроводность и излучение.
Теплопередачей называется процесс теплообмена, возникающий между жидкими или газообразными средами, разделёнными твёрдой стенкой.
На интенсивность теплоотдачи влияют:
природа возникновения движения;
скорость и степень турбулентности набегающего потока;
режим течения в пограничном слое;
температура и физические свойства теплоносителя;
форма, размеры и шероховатость поверхности обтекаемого тела и т.д.
Природа возникновения движения. Движение теплоносителя может быть вынужденным или свободным. Вынужденное движение возникает за счет внешних для данного процесса причин (движение летательного аппарата относительно воздуха; течение, обусловленное разностью давлений, создаваемой насосом, эжектором или компрессором, и др.).
Свободным называется движение, возникающее за счет неоднородного распределения массовых сил в объеме теплоносителя вследствие разности плотностей холодных и горячих его частиц. Свободное движение называют также свободной конвекцией.
Степень турбулентности набегающего потока. Поток может быть турбулентным и до начала обтекания рассматриваемой поверхности, например, из-за наличия атмосферной турбулентности. Степень турбулентности набегающего потока влияет на характер развития и структуру пограничного слоя (условия перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный и уровень турбулентности в турбулентном пограничном слое).
Физические свойства теплоносителя. Интенсивность конвективного теплообмена зависит от теплопроводности, теплоемкости, вязкости и плотности теплоносителя.
Влияние коэффициента теплопроводности на интенсивность конвективного теплообмена, связано прежде всего с ламинарной частью пограничного слоя, и особенно его пристенными слоями, где скорость потока близка к нулю и теплота передаётся в основном за счёт теплопроводности.
Влияние теплоёмкости с связано с тем, что при одинаковых условиях течения теплоноситель с большей теплоёмкостью переносит большее количество теплоты.
Вязкость теплоносителя оказывает влияние на толщину пограничного слоя и на интенсивность турбулентного перемешивания в нём. При прочих равных условиях увеличение вязкости приводит к образованию более толстого по- граничного слоя и ухудшению перемешивания в нём. Вязкость газов и жидкостей характеризуют коэффициентом динамической вязкости , Пас и коэффициентом кинематической вязкости ,
/с, которые связаны соотношением 
, где , кг/м3 плотность теплоносителя. Коэффициент динамической вязкости зависит главным образом от при- роды теплоносителя и его температуры. У жидкостей значение с увеличением температуры уменьшается, так как уменьшаются силы межмолекулярного взаимодействия, обусловливающие их вязкость. У газов, вязкость которых обусловлена беспорядочным тепловым движением молекул, коэффициент с увеличением температуры возрастает. При умеренных давлениях его влиянием на коэффициент динамической вязкости можно пренебречь. Коэффициент кинематический вязкости также определяется природой теплоносителя. Вместе с тем при данном значении его величина изменяется обратно пропорционально изменению плотности, которая у газов увеличивается с ростом давления и снижением температуры.
Влияние плотности теплоносителя на конвективный теплообмен проявляется через изменения массового расхода теплоносителя и коэффициента кинематической вязкости. Например, уменьшение плотности воздуха с увеличением высоты полёта ведёт к росту кинематической вязкости и, как следствие, к увеличению толщины пограничного слоя, что наряду со снижением расхода теплоносителя приводит к снижению интенсивности теплоотдачи.
Форма, размеры и шероховатость поверхности обтекаемого тела оказывают влияние на формирование пограничного слоя. Так, удобообтекаемые тела имеют более протяжённые участки пограничного слоя с ламинарным режимом течения, что снижает интенсивность теплообмена. Влияние шероховатости становится заметным только в турбулентном пограничном слое и при условии, что высота бугорков шероховатости превышает толщину вязкого подслоя.
1.3. Устройство и принцип действия пароводяного подогревателя горизонтального типа
Пароводяной подогреватель предназначается для подогревания воды в системе водоснабжения, парового отопления и тепловых сетей от паровых котлов или от паропроводов под низким давлением. Выпускают подогреватель пароводяной по ГОСТу (28679-90) «Пароводяные подогреватели систем теплоснабжения».
Принцип работы и устройство подогревателя пароводяного.
Подогреватель пароводяной применяют в системах теплового снабжения, которые работают в режимах температур 95 - 70, 130 - 70, 150 - 70, подогреватели служат для нагрева воды из сетей паром для дальнейшего ее использования в системе водоснабжения и отопления зданий разных назначений.
Пароводяной подогреватель представляет собой кожухотрубный теплообменник горизонтального типа (подогреватель).
Его основные узлы:
- труба системы подогревателя;
- водяные камеры подогревателя - задняя (плавающая) и передняя;
- корпус подогревателя;
- крышка от корпуса подогревателя.
Основные узлы подогревателя пароводяного собираются разъемным соединением из фланца, который обеспечивает возможность профосмотра и ремонт подогревателя. Нагреваемая в подогревателе пароводяном вода движется по трубе, а горячий пар поступает через патрубок в корпусе в межтрубное пространство подогревателя пароводяного. В нем установлены перегородки сегмента, который направляет движение пара в нагревателе. Конденсат греющего пара стекает в корпус и отводится из подогревателя. Накапливающийся в подогревателе неконденсирующийся воздух отводится патрубком, который находится в корпусе аппарата.
1.4. Области применения пароводяного подогревателя
Установка пароводяного подогревателя – это оптимальное решение производственных задач для многих промышленных и производственных предприятий, крупных и средних объектов.
Скоростной подогреватель нашел широкое применение в системах отопления нашей страны и СНГ благодаря надежности и продуктивности. Подогреватели используются в составе паровых котельных, тепловых пунктов и иных объектов теплоэнергетики: везде, где требуется нагрев жидкости посредством насыщенного или перегретого пара.
Подогреватель такого типа будет уместен практически в любой подобной системе: так, пароводяные подогреватели популярны в котельных производственных предприятий, цехов и заводов. Они повсеместно применяются в коммунальной системе жилых домов и муниципальных объектов небольших городов, где есть паровой котел.
Широкая область применения пароводяных подогревателей объясняется следующими характеристиками оборудования:
-износостойкость,
-повышенная герметичность,
-длительный срок эксплуатации,
-стойкость к скачкам температуры.
-высокая степень надежности.
1.5. Техника безопасности при работе с теплообменниками
В промышленности и быту часто возникает необходимость передачи тепловой энергии из одной изолированной среды в другую. Такой процесс возможен при помощи специальных приборов – теплообменников. Существует много типов этих агрегатов, которые отличаются конструктивными особенностями и сферой применения. Современные установки теплообмена имеют высокий КПД и способны свести к минимуму потери тепла при его передаче в другую среду. Среды, между которыми производится обмен тепловой энергией, могут быть однотипными, либо отличаться друг от друга. На этих принципах работают бытовые системы централизованного отопления, снабжения горячей водой, такой же принцип применяется в различных отраслях промышленности.
Во избежание получения травм и ожогов, обслуживающий персонал должен в точности следовать должностным инструкциям и регулярно проходить инструктаж. В установленные сроки необходимо проверять уровень знаний сотрудников. Руководство предприятий и компаний, работающих в сфере теплоснабжения, обязаны обеспечивать персонал необходимой спецодеждой и средствами защиты, предусмотренными утвержденными нормами на обслуживание установок подобного типа. При работе с теплообменниками необходимо соблюдать правила охраны труда и техники безопасности, так как температура греющей среды может быть достаточно высокой. Точное следование правилам и нормам обслуживания теплообменников является гарантией снижения производственного травматизма и минимизации рисков для персонала предприятий теплоснабжения.
Каждая теплообменная установка представляет собой источник повышенной опасности, так как при эксплуатации данный агрегат вырабатывает пар или воду, имеющий повышенную температуру.
Стоит еще подчеркнуть, что работа теплообменника связана с повышенным давлением, что также является потенциальным источником опасности.
По вышеуказанным причинам, эксплуатацию, ремонт и обслуживание данных установок следует производить согласно требованиям техники безопасности.