Файл: Методические указания к выполнению курсовых работ. Северодвинск 2017.docx

17. 
    Определяется сечение для прохода между перегородками:
    

.

17. 
    Площадь сегмента над перегородками:
    

.

17. 
    Коэффициент сечения:
    

.

17. 
    Центральный угол сегмента перегородки  находится с помощью графика зависимости  = f().
    

Зависимость имеет вид:

.

Подставляя  = 0, 10⁰, 20⁰, … 180⁰, рассчитываются соответствующие значения  и строится график. На графике по найденному в пункте 31 значению  определяется .

17. 
    Определяется хорда сегмента перегородки:
    

.

17. 
    Рассчитывается ширина усреднённого сечения для прохода охлаждаемого теплоносителя:
    

.

17. 
    Определяется расстояние между перегородками:
    

.

17. 
    Определяется число ходов охлаждаемого теплоносителя в межтрубном пространстве:
    

,

округляется до ближайшего чётного числа.

Уточняется расстояние между перегородками:

.

17. 
    Определяется число трубок, перпендикулярных потоку:
    

.

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА
Цель гидравлического расчёта – определение затрат мощности на прокачку теплоносителей через теплообменный аппарат, или, другими словами, на преодоление гидравлического сопротивления.

Гидравлические потери в ТОА складываются из потерь на трение и потерь на местных сопротивлениях.
Потери на трение по длине при течении в трубах определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

,

где: l – длина трубы;

d_вн – внутренний диаметр трубы

---

;

 - плотность теплоносителя;

 - скорость течения теплоносителя;

 - коэффициент трения.

Значение коэффициента трения зависит от числа Рейнольдса и шероховатости поверхности трубы.

При ламинарном режиме течения (Re<2300) коэффициент трения находится по формуле:

.

При турбулентном режиме течения (Re>4000) коэффициент трения рассчитывается по универсальной формуле Альтшуля:

,

где  - эквивалентная высота выступов шероховатости.
К местным потерям относятся потери на входе в ТОА, выходе из него, при изменении направления потока, при обтекании препятствий. Общей формулой ля нахождения местных потерь является формула Вейсбаха:

,

где  - коэффициент сопротивления, имеющий своё значение для каждого местного сопротивления. Коэффициенты  берутся из специальных таблиц.

Таблица 7

Коэффициенты местного сопротивления элементов ТОА

№	Наименование сопротивления
1 2 3 4 5 6 7	Сходная или выходная камера Поворот на 180° из одной секции в другую через промежуточную камеры Поворот на 180° из одной секции в другую через колено в секционные подогревателях Вход в промежуточное пространство под углом 90° рабочему потоку Переход из одной секции в другую (межтрубный поток) Огибание перегородки Выход из межтрубного пространства за под углом 90°	1,5 2,5 2,0 1,5 2,5 0,5 1,0

При поперечном обтекании труб сопротивление трения по длине и местные сопротивления не разделяют.
Мощность, требуемая для прокачки теплоносителя через ТОА, определяется по формуле:

,

где: G – массовый расход теплоносителя, кг/с;

p – гидравлические потери, Па;

 - плотность теплоносителя, кг/м³.

Алгоритм гидравлического расчёта охладителя из круглых трубок с сегментными перегородками.
I. Расчёт потерь по охлаждаемому теплоносителю:

I.1. Определение минимального сечения для прохода теплоносителя у кромки перегородки:

---

,

где n_тр – число трубок, попавших на хорду:

(округляется до целого в меньшую сторону).

I.2. Рассчитывается максимальная скорость охлаждаемого теплоносителя при течении между перегородками:

.

I.3. Рассчитывается число Рейнольдса для охлаждаемого теплоносителя:

.

I.4. Рассчитываются потери при движении охлаждаемого теплоносителя между перегородками:

,

где: .

I.5. Рассчитываются потери при огибании охлаждаемым теплоносителем перегородок:

,

где ₁ = 0,5 – коэффициент сопротивления при огибании перегородки.

I.6. Рассчитываются потери напора при протекании охлаждаемого теплоносителя над перегородками:

,

где: L – длина трубного пучка;

d_э – эквивалентный диаметр,

,

n_с – число трубок, проходящих через сегментный вырез;

;

.

I.7. Рассчитываются потери во входном и выходном патрубках:

,

где: _1п – скорость охлаждаемого теплоносителя в патрубках,

,

d_1п – диаметр патрубка (принимается);

₃ = 1 – коэффициент сопротивления на входе (резкое расширение),

₄ = 0,5 – коэффициент сопротивления на выходе (резкое сужение).

I.8. Находится общее сопротивление по охлаждаемому теплоносителю:

,

где ₁ = 1,1 – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение.

I.9. Определяется мощность, необходимая для прокачки охлаждаемого теплоносителя через ТОА:

.
II. Расчёт потерь по охлаждающему теплоносителю:

---

II.1. Рассчитываются потери на трение при движении охлаждающего теплоносителя в трубках:

,

где: L_п – полная длина труб, ,

S_тр – толщина трубной доски.

,

.

II.2. Рассчитываются потери на местные сопротивления при входе охлаждающего теплоносителя в трубное пространство и выходе из него:

,

₃ = 1 – коэффициент сопротивления на входе (резкое расширение),

₄ = 0,5 – коэффициент сопротивления на выходе (резкое сужение).

II.3. Рассчитываются потери на повороте охлаждающего теплоносителя между ходами в крышке ТОА:

,

где ₅ = 2,5 – коэффициент сопротивления при повороте на 180⁰.

II.4. Рассчитываются потери во входном и выходном патрубках:

,

где: _2п – скорость охлаждаемого теплоносителя в патрубках,

,

d_2п – диаметр патрубка (принимается);

₃ = 1 – коэффициент сопротивления на входе (резкое расширение),

₄ = 0,5 – коэффициент сопротивления на выходе (резкое сужение).

II.5. Находится общее сопротивление по охлаждающему теплоносителю:

,

₂ = 1,1 – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение трубок.

II.6. Определяется мощность, необходимая для прокачки охлаждающего теплоносителя через ТОА:

.

6. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Требования к оформлению расчётно-пояснительной записки:
1. Расчетно-пояснительная записка содержит 15-20 листов печатного текста, аккуратно выполненного на одной стороне стандартных листов бумаги формата А4. Содержание расчётно-пояснительной записки: титульный лист, лист задания, лист для замечаний, содержание, введение, обоснование выбора конструктивной схемы, расчёт габаритов ТОА, расчёт гидравлического сопротивления ТОА на номинальном режиме, заключение с оценкой полученных результатов

---

, список использованных источников.

2. Оформление расчётно-пояснительной записки производится в соответствии с требованиями СТО САФУ 89-03.05-2013 "Общие требования к оформлению и изложению документов учебной деятельности обучающихся".

3. Если значение величины принимается по рекомендации источника, то делается ссылка на источник, например, [1, стр.131]. Ссылка делается на номер источника в перечне использованной литературы.

4. Источники в перечне использованной литературы пишутся в алфавитном порядке.

5. Все листы расчетно-пояснительной записки нумеруются, начиная с титульного листа. Номера листов проставляются на каждом листе, кроме титульного. Таким образом, лист 2 – это задание на контрольную (расчётно-графическую) работу, лист 3 – содержание расчетно-пояснительной записки.


Требования к оформлению графической части:
1. Графическая часть включает 1 листа формат А1, на котором выполняется чертёж теплообменного аппарата.

2. Чертёж выполняются вручную либо в системе "Компас" в соответствии с требованиями ЕСКД.

3. Чертёж в тонких линиях до окончательного оформления утверждается руководителем.

4. Оформление графической части производится в соответствии с требованиями СТО САФУ 89-03.05-2013 "Общие требования к оформлению и изложению документов учебной деятельности обучающихся".

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Образец оформления задания на курсовую работу
ЛИТЕРАТУРА
1. Баев С.Ф. Судовые компактные теплообменные аппараты. Л.: Судостроение, 1965г.

2. Золотев С.С. Гидравлика судовых систем. Л: Судостроение, 1970г.

3. Исаченко В.П., Осипова В.А.,Сукомел А. С. Теплопередача. М.: Энергия, 1969г.

4. Цыганков А.С. Расчеты судовых теплообменных аппаратов. Справочное пособие. Л.: Судпромгиз, 1956г.

5. Михеев М.А. Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат,1956г.

6. Бажан П.И. Справочник по теплообменным аппаратам. М.: Машиностроение , 1989г.

7. СТО САФУ 89-03.05-2013 Общие требования к оформлению и изложению документов учебной деятельности обучающихся.

Теплообменное оборудование. Проектирование теплообменного аппарата

Методические указания к выполнению курсовых работ
Составитель – Воронин Александр Михайлович

Компьютерный набор и верстка автора.

Сдано в производство Подписано в печать

Уч. изд. л. Формат. Усл.- печ. л.

Изд. № Заказ №

---