Определение температуры теплоносителей на выходе из теплообменного аппарата
ВВЕДЕНИЕ
Процессы тепломассообмена отличаются значительной сложностью как с точки зрения физических механизмов переноса, так и с точки зрения их математического описания. В настоящее время существует в достаточной степени устоявшийся подход к описанию процессов тепло- и массообмена в теплообменных аппаратах, основанный на принципах феноменологического подхода. При этом используются формулировки законов сохранения, записанные, как правило, в форме дифференциальных уравнений, феноменологические законы переноса (Фурье, Ньютона-Рихмана, Стефана-Больцмана) и система эмпирических соотношений, которая связывает характеристики переноса со свойствами рабочих сред, характером течения, конструктивными особенностями теплообменных аппаратов и т.д.
Целью поверочного расчета является определение температуры теплоносителей на выходе из теплообменного аппарата и расчет составляющих теплового баланса.
В результате расчета требуется:
определить конечную температуру воздуха и продуктов сгорания;
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ФИЗИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 4
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 5
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 7
2. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ 8
2.1. ПЕРВОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ 8
2.1.1. ТЕПЛООТДАЧА В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ КАНАЛЕ 10
2.1.2. ТЕПЛООТДАЧА В ЩЕЛЕВОМ КНАЛЕ 12
2.1.3. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ВНУТРЕННЮЮ СТЕНКУ ТЕПЛООБМЕННИКА 14
2.2. ВТОРОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ 16
2.3. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ НАРУЖНУЮ СТЕНКУ ТЕПЛООБМННИКА 18
3. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА БЕЗРАЗМЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 22
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА 25
5. ГРАФИКИ 26
5.1. ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПО ВЫСОТЕ ТЕПЛООБМЕННИКА 26
5.2. ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ВЫСОТЕ РЕБРА 27
5.3. ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ТОЛЩИНЕ ВНУТРЕННЕЙ СТЕНКИ 29
5.4. ГРАФИК ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ТОЛЩИНЕ НАРУЖНОЙ СТЕНКИ ТЕПЛООБМЕННИКА (СТАЛЬНОЙ ВНУТРЕННИЙ ЦИЛИНДР, ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ, ОБШИВКА) 32
ВЫВОД 34
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 35
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Е.А. Краснощеков, А.С. Сукомел, Задачник по теплопередаче, Москва, изд. «Энергия»,1980.
2. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, Теплопередача, Москва, изд. «Энергия»,1981.
3. М.А. Михеев, И.М. Михеева, Основы теплопередачи, Москва, изд. «Энергия», 1977.
4. Поверочный расчет теплообменного аппарата:- Метод.указ. к курс.работе/ Самар.гос.техн.ун-т; Сост. Р.Ж.Габдушев, Т.А.Галтеева. Самара, 2005.
5. Поверочный расчет теплообменного аппарата: Метод.указ. и задан. к курс.работе/ Самар.гос.техн.ун-т; Сост. Р.Ж. Габдушев, В.И. Кугай. Самара,2006.
6. Банных О.П. Основные конструкции и тепловой расчет теплообменников. Учебное пособие. СПбНИУ ИТМО, 2012.
7. Булыгин Ю.А. Теплообменные аппараты в нефтегазовой промышленности: курсовое проектирование: учеб. пособие / Ю.А. Булыгин, С.С. Баранов. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015.
8. Теплотехника: Учеб. для вузов / А. П. Баскаков , Б. В. Берг , О. К- Витт и др.; Под ред. А. П. Баскакова.—2- е изд., перераб.— М.: Энергоатомиздат , 1991.
Задача теплообмена при наличии различных механизмов теплопередачи формулируется в виде системы нелинейных алгебраических уравнений, для решения которой используется метод последовательных приближений (метод итераций).
Одним из методов поверочного расчета является метод последовательных приближений. Для этого задаются конечной температурой одного из теплоносителей, по уравнению теплового баланса рассчитывают конечную температуру второго и проводят конструктивный расчет [5].
Второй метод поверочного расчета, который будет так же использоваться в данной работе, является метод безразмерных характеристик.
Метод безразмерных характеристик, предложенный В.М. Кейсом и А.Л. Лондоном, основывается на использовании