Файл: Методическое пособие по выполнению курсовой работы Расчет рекуперативного теплообменника.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»
(МГРИ-РГГРУ)
Институт современных технологий геологоразведочных работ, горного и нефтегазового дела
Кафедра Механизации, автоматизации и энергетики горных и геологоразведочных работ
теплотехника
Меркулов михаил васильевич
профессор
Методическое пособие
по выполнению курсовой работы
«Расчет рекуперативного теплообменника»
по дисциплине Б1.Б.30 «Теплотехника»
для студентов специальности
21.05.04 «Горное дело»
Квалификация выпускника: Специалист.
Москва 2017
Методическое пособие составил: проф. Меркулов М.В.
Методическое пособие обсуждено на заседании учебно-методического совета ИСТГРГиНД
Издание учебно-методического пособия одобрено на заседании
методического совета ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»
Рецензент: доцент Басинский В.Г.
Методические указания по выполнению практических занятий по дисциплине Б1.Б.30 «Теплотехника» для студентов 3 курса, специальность 21.05.04 «Горное дело»— Москва, ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе» 2017.
Рекомендовано к изданию методическим советом ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе». Методические указания направлены на оказание методической помощи студентам при проведении практических занятий. В течение занятия работа студентов строится, опираясь на активные формы организации занятия.
Предназначено для преподавателей образовательных организаций высшего образования.
© ФГБОУ ВО
«Российский государственный
геологоразведочный университет
имени Серго Орджоникидзе»
При разработке методических указаний учебной дисциплины в основу положены:
-
ФГОС ВО по специальности 21.05.04 «Горное дело» (уровень специалитета), утвержденный приказом Минобрнауки России от 17.10.2016 № 1298 (Зарегистрировано в Минюсте России 10.11.2016 № 44291) -
Учебный план по специальности 21.05.04 «Горное дело», утвержденный решением Ученого совета МГРИ-РГГРУ от 29.05.2011г., протокол № 17.
Разработчик:
д.т.н., профессор кафедры Механизации, автоматизации и энергетики горных и геологоразведочных работ _______________ Меркулов М.В.
Рецензент:
к.т.н., доцент Басинский В.Г.
Методическое пособие рассмотрено на заседании кафедры
Механизации, автоматизации и энергетики горных и геологоразведочных работ 22 июня 2017 года, протокол № 83.
Заведующий кафедрой, профессор _______________ Косьянов В.А..
Оглавление
| № п/п | Название раздела | Стр. |
| 1. | Цели и задачи методических указаний | 5 |
| 2. | Задание к выполнению курсовой работы | 5 |
| 3. | Методические материалы к выполнению курсовой работы | 6 |
| | 3.1. Теплообменные аппараты и их классификация | 7 |
| 3.2. Тепловой расчет теплообменников и порядок проектирования ТО поверхностного типа | 8 | |
| 3.3. Методика конструктивного теплового расчета ТО | 10 | |
| 3.4. Определение конструктивных размеров теплообменников | 12 | |
| 3.5.Пример расчета рекуперативного теплообменника | 14 | |
| 3.6. Приложения | | |
| 4 | Основная использованная учебно-методическая литература | 25 |
1. Цели и задачи методических указаний
Содержание дисциплины в соответствии с ФГОС 3+ предусматривает освоение студентами основных вопросов, связанных с приобретением необходимых специальных знаний. Задачей методических указаний является подготовка бакалавров к выполнению курсовой работы «Расчет рекуперативного теплообменника».
2. Задание к выполнению курсовой работы
1. Провести конструктивный тепловой расчет водо-водяного рекуперативного теплообменника для подогрева подпитывающей воды котельной установки.
2. Вычертить эскиз общего вида, указать на нём габаритные размеры теплообменника,нанести параметры теплоносителей и схему их движения.
3. Составить техническую характеристику теплообменного аппарата с указанием его конструктивных и технических параметров (тепловой нагрузки, температур и расходов теплоносителей, площади, длины, диаметра труб и их числа).
4. Расчёт провести для следующих условий:
- температура первичного теплоносителя на входе в теплообменник Т1= 95 °С;
- температура вторичного теплоносителя на входе в теплообменник t1= 5°C;
- температура вторичного теплоносителя на выходе из теплообменника t2= 50° С.
Порядок оформления работы
Номер варианта определяется по номеру в списке группы.
Порядок оформления следующий:
- работа выполняется на листах формата А4, подшитых и пронумерованных;
- первый лист титульный, на котором указывается вуз, кафедра, предмет, название задания, номер варианта, фамилии лица выполнившего и принявшего задание, город и год;
- на следующей странице приводят полностью задание данного варианта расчетной работы;
- на последующих листах выполняется расчет, в порядке указанном ниже, с расшифровкой обозначений, входящих в формулу и их размерности в системе СИ с обоснованием принятых справочных значений;
- при использовании справочной или иной литературы и интернет-источников дается ссылка на порядковый номер источника в списке литературы;
- на последней странице приводиться список литературы.
Таблица исходных данных, в зависимости от выбранного варианта.
| Номер варианта № | Тепловая нагрузка теплообмен ника, Q, кBт | Расход вторичного теплоносителя, М2 кг/с | Номер варианта .№ | Тепловая нагрузка теплообмен ника. Q, кBт | Расход вторичного теплоносителя, М2, кг/с |
| 1 | 25 | - | 16 | 200 | - |
| 2 | - | 2,6 | 17 | - | 1,2 |
| 3 | 50 | | 18 | 225 | -- |
| 4 | - | 2,4 | 19 | - | 1,0 |
| 5 | 75 | - | 20 | 250 | - |
| 6 | - | 2,2 | 21 | | 0,9 |
| 7 | 100 | - | 22 | 275 | - |
| 8 | - | 2,0 | 23 | - | 0,75 |
| 9 | 125 | - | 24 | 300 | - |
| 10 | - | 1,8 | 25 | - | 0,6 |
| 11 | 150 | - | 26 | 325 | - |
| 12 | - | 1,6 | 27 | - | 0,45 |
| 13 | 175 | - | 28 | 350 | - |
| 14 | - | 1,4 | 29 | | 0,3 |
| 15 | 200 | - | 30 | 375 | - |
3. Методические материалы к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Теплотехника».
3.1. Теплообменные аппараты и их классификация.
Теплообменными аппаратами (теплообменниками) (ТО) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя (ТН) к другому. ТО применяются в тепловых пунктах при передачи теплоты от теплосетей -потребителям, при использовании вторичных энергоресурсов, утилизации теплоты дымовых газов.
В качестве тепоносителей используются различные тела - пар, горячая вода, дымовые газы и др. ТН - отдающий теплоту в ТО называется первичным, ТН получающий теплоту, называется вторичным.
Теплообменники подразделяются на аппараты контактные и поверхностные. Поверхностные включают теплообменники периодического действия (регенеративные) и непрерывного действия (рекуперативные). Последние подразделяются на листовые (спиральные, сотовые, пластинчатые и т.п.), неметаллические (стеклянные, графитовые и пластмассовые) и трубчатые (« труба в трубе », кожухотрубчатые и змеевиковые).
В ТО поверхностного типа процесс передачи теплоты от первичного ТН к вторичному ТН происходит через разделительную стенку.
Контактные ТО работают при непосредственном контакте первичного и вторичного ТН, например, градирня - устройство для охлаждения воды в потоке воздуха.
Регенеративные ТО работают в условиях нестационарного режима. В этих ТО поверхность нагрева сначала соприкасается с первичным ТН, аккумулируя теплоту, а затем, переместившись в зону вторичного ТН отдает теплоту.
Наибольшее распространение в промышленности получили рекуперативные ТО.
По характеру движения ТН в рекуперативных ТО выделяют три основных направления:
-прямоток - когда первичный ТН и вторичный ТН движутся в одном направлении;
-противоток - теплоносители движутся в противоположных направлениях;
-перекрестный ток - взаимно перпендикулярное направление движения ТН.
Из рекуперативных ТО чаще всего встречаются аппараты кожухотрубчатой конструкции, некоторые из которых представлены на рис. 1.
ТО кожухотрубчатого типа подразделяются на однозаходные (рис. 1.а) и многозаходные (рис. 1.б); прямоточные и противоточные.
3.2. Тепловой расчет теплообменников и порядок проектирования ТО поверхностного типа
Различают два вида теплового расчета ТО: конструктивный и проверочный.
Конструктивный тепловой расчет проводят при проектировании ТО. Перед проведением расчета задаются конструкцией теплообменника. Цель расчета - определить поверхность нагрева и конструктивные размеры ТО по величине заданной мощности, виду ТН и их начальным и конечным температурам.
Проверочный расчет применяют при необходимости оценить работу той или иной конструкции в условиях, отличных от расчетных. По конструктивным размерам ТО, свойствам ТН и их начальным параметрам определяют их конечные параметры и тепловую мощность теплообменника.
1. Проводят конструктивный расчет ТО и увязывают результаты расчета с конструктивными размерами.
2. Рассчитывают гидравлическое сопротивление аппарата.
3. Выбирают тип и марку насоса или вентилятора.
4. Проводят расчет аппарата на прочность.
5. При необходимости выполняют технико-экономическое обоснование, суть которого сводится к определению оптимальных скоростей движения ТН
Рис. 1. Конструкции трубчатых теплообменников.
а - кожухо-трубчатый однозаходный: 1 - вход первичного ТН;
2 - трубная доска; 3 - набор труб; 4 - кожух; 5 - вход вторичного ТН; 6 - выход первичного ТН; 7 - линзовый компенсатор; 8 - выход вторичного ТН;
б- кожухо-трубный двухзаходный;
в - трубчатый «труба в трубе».
С увеличением скорости, с одной стороны, увеличивается коэффициент теплоотдачи и тепловая мощность ТО, с другой стороны, увеличивается гидравлическое сопротивление, что приводит к увеличению расхода электроэнергии на привод насоса или вентилятора.
3.3. Методика конструктивного теплового расчета ТО
Расчет ТО заключается в совместном решении уравнений теплового баланса ТН, определяющих тепловую нагрузку ТО, и уравнения теплопередачи.
Q = G1C1(T1 - Т2) - для первичного ТН;
Q = G2C2 (t1 -t2) - для вторичного ТН;
Q = KF t - уравнение теплопередачи.
В том случае, если один или оба ТН изменяют в процессе теплопередачи свое агрегатное состояние, уравнения теплового баланса примут вид: Q = D(i1 -i2), где G1, G2, D - расходы, соответственно первичного, вторичного и ТН, изменяющего свое агрегатное состояние, кг/с;
C1, С2- теплоемкости ТН, кДж/кг°С;