Содержание

1. Исходные данные

2. Математическая модель

2.1 Расчёт параметров теплоносителей

2.2 Полученные результаты

3. Теплофизические свойства теплоносителей

3.1 Горячий теплоноситель

3.2 Холодный теплоноситель       

4. Эскизная компоновка теплообменника

5. Гидравлический и аэродинамический, тепловой расчёты

5.1 Холодный теплоноситель       

5.1.1 Гидравлический расчёт        

5.1.2 Тепловой расчёт

5.2 Горячий теплоноситель

5.2.1 Аэродинамический расчёт

5.2.2 Тепловой расчёт

6. Интенсификация теплообменного аппарата

Литература        

1. Исходные данные

Цель: разработка рекуперативного теплообменного аппарата для концевого охлаждения воздушно-компрессорной установки.

Исходные данные приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Исходные данные согласно варианту

Принципиальная схема установки приведена на рис. 1.1.

2. Математическая модель

Уравнение состояния газа:

.                                                                                              (2.1)

Первый закон термодинамики:

          .                                                                                    (2.2)

Работа компрессора в политропном приближении:

                                                    (2.3)

Уравнение аддитивности:

.                                                                            (2.4)

Тепловой поток, отбираемый от горячего теплоносителя:

.                                                                     (2.5)

Тепловой поток, передаваемый холодному теплоносителю:

.                                                                 (2.6)

Средне логарифмический температурный напор:

,                                                                               (2.7)

где ; .

Уравнение Ньютона – Рихмана:

.                                                                                    (2.8)

Коэффициент теплопередачи в I-м приближении:

                                                                                    (2.9)

Уравнение неразрывности:

.                                                                                  (2.10)

Число Рейнольдса:

.                                                                                                (2.11)

Коэффициент теплоотдачи для гладких труб:

.                                                                                                (2.12)

Коэффициент теплопередачи во II-м приближении:

.                                                                 (2.13)

Степень эффективности ребра:

.                                                                                  (2.14)

Коэффициент межтрубного пространства:

.                                                                           (2.15)

Коэффициент теплоотдачи от оребрённых труб:

.                                                                            (2.16)

Коэффициент теплопередачи от оребрённых труб:

.                                                           (2.17)

Потери давления за счёт оребрения труб:

.                                         (2.18)

2.1 Расчёт параметров теплоносителей

Из (2.1), плотность горячего теплоносителя на входе в компрессор:

где газовая постоянная для воздуха.

Массовый расход горячего теплоносителя:

.

Из уравнения политропного сжатия, определяем температуру горячего теплоносителя после процесса сжатия в компрессоре:

.

Заранее принимаем температуру горячего теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата равной .

Считаем, что теплоемкость не сильно зависит от давления:

,

.

Согласно (2.4):

.

Тепловой поток, отбираемый от горячего теплоносителя, (2.5)

.

Заранее принимаем температуру холодного теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата равной .

Теплоемкость холодного теплоносителя:

,

.

Согласно (2.4):

.

Принимаем, что потери отсутствуют при теплопередаче между холодным и горячим теплоносителями:

,

Из (2.5) найдём массовый расход холодного теплоносителя:

.

Удельная работа сжатия компрессора, (2.3):

.

Давление горячего теплоносителя на входе в теплообменный аппарат:

.

Давление горячего теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата:

.

Допустимые потери давления для горячего теплоносителя:

.

2.2 Полученные результаты

Полученные результаты приведены в таблице 3.2 и 3.3.

Таблица 3.2 – Полученный результат для горячего теплоносителя

  горячий теплоноситель параметры на всасывание давление температура расход МПа 0С м3/мин кг/сек 0,28 -5 12 0,728 параметры на входе давление температура теплоемкость средняя теплоемкость МПа 0С кДж/(кг*К) кДж/(кг*К) 1,1 109,1 1,009 1,011 параметры на выходе давление температура теплоемкость   МПа 0С кДж/(кг*К) 1,078 30 1,005

Таблица 3.3 – Полученный результат для холодного теплоносителя

  холодный теплоноситель параметры на входе температура теплоемкость средняя теплоемкость 0С кДж/(кг*К) кДж/(кг*К) 20 4,183 4,165 параметры на выходе температура теплоемкость массовый расход 0С кДж/(кг*К) кг/сек 40 4,174 0,699

3. ............