Основные расчеты теплообменных аппаратов. Определение рабочего тела
Изучение сущности и методики теплового расчета, целью которого является определение поверхности теплообмена или конечных температур рабочих жидкостей. Уравнение теплопередачи и теплового баланса. Агрегатные состояния тел. Изучение свойств рабочих тел.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.12.2012 |
| Размер файла | 97,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
План
1. Основные расчеты теплообменных аппаратов
2. Определение рабочего тела
Список используемой литературы
1. Основные расчеты теплообменных аппаратов
Целью теплового расчета является определение поверхности теплообмена, а если последняя известна, то целью расчета является определение конечных температур рабочих жидкостей. Основными расчетными уравнениями теплообмена при стационарном режиме являются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Уравнение теплопередачи:
Q = k·F·(t1 - t2),
где Q -- тепловой поток, Вт, k - средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2град), F -- поверхность теплообмена в аппарате, м2, t1 и t2 - соответственно температуры горячего и холодного теплоносителей.
Уравнение теплового баланса при условии отсутствия тепловых потерь и фазовых переходов:
Q = = m1 ·Dt1 = m2·Dt2,
Q = V1r1·cр1·(t/1 - t//1) = V2 r2·cр2 ·(t//2 - t/2), (12.16)
где V1r1,V2 r2 - массовые расходы теплоносителей, кг/сек, с
cр1 и cр2 - средние массовые теплоемкости жидкостей в интервале температур от tґ до t//,
t/1 и t//1 температуры жидкостей при входе в аппарат;
t/2 и t//2 - температуры жидкостей при выходе из аппарата.
Величину произведения
V·r·cр = W, Вт/град
называют водяным, или условным, эквивалентом.
С учетом последнего уравнение теплового баланса может быть представлено в следующем виде:
(t/1 - t//1) / (t//2 - tґ2) = W2 / W1 , (12.17)
W2 , W1 - условные эквиваленты горячей и холодной жидкостей.
При прохождении через теплообменный аппарат рабочих жидкостей изменяются температуры горячих и холодных жидкостей. На изменение температур большое влияние оказывают схема движения жидкостей и величины условных эквивалентов. На рис.12.4 представлены температурные графики для аппаратов с прямотоков, а на рис.12.5 для аппаратов с противотоком.
Как видно из рис.12.4 , при прямотоке конечная температура холодного теплоносителя всегда ниже конечной температуры горячего теплоносителя. При противотоке (рис.12.5) конечная температура холодной жидкости может быть значительно выше конечной температуры горячей жидкости. Следовательно, в аппаратах с противотоком можно нагреть холодную среду, при одинаковых начальных условиях, до более высокой температуры, чем в аппаратах с прямотоком. Кроме того, как видно из рисунков, наряду с изменениями температур изменяется также и разность температуры между рабочими жидкостями, или температурный напор Dt.
Величины Dt и k можно принять постоянными только в пределах элементарной поверхности теплообмена dF. Поэтому уравнение теплопередачи для элемента поверхности теплообмена dF справедливо лишь в дифференциальной форме:
dQ==k·dF·Dt. (12.18)
Тепловой поток, переданный через всю поверхность F при постоянном среднем коэффициенте теплопередачи k, определяется интегрированием уравнения (12.):
Q = т k·dF·Dt= k·F·Dtср , (12.19)
где Dtср - средний логарифмический температурный напор по всей поверхности нагрева.
Для случаев, когда коэффициент теплопередачи на отдельных участках поверхности теплообмена значительно изменяется, его усредняют:
kср = (F1·k1 + F2·k2 + … + Fn·kn) / (F1 + F2 + … + Fn).
Тогда при kср = const уравнение (12.9 ) примет вид
Q = тkср Dt ·dF = kср ·Dtср ·F. (12.20)
Если температура теплоносителей изменяется по закону прямой линии (рис.12.6, пунктирные линии), то средний температурный напор в аппарате равен разности среднеарифметических величин:
Dtср = (t/1 + t//1)/2 - (t//2 + t/2)/2 . (12.21)
Однако температуры рабочих жидкостей меняются по криволинейному закону. Поэтому уравнение (12.21) будет только приближенным и может применяться при небольших изменениях температуры обеих жидкостей. При криволинейном изменении температуры величину Dtср называют средне логарифмическим температурным напором и определяется по формулам:
для аппаратов с прямотоком
Dtср = [(t/1 - t/2) - (t//1 - t//2)] / ln[(t/1 - t/2)/(t//1 - t//2)] . (12.22)
для аппаратов с противотоком
Dtср = [(t/1 - t//2) - (t//1 - t/2)] / ln[(t/1 - t//2)/(t//1 - t/2)] . (12.23)
Численные значения Dtср для аппаратов с противотоком при одинаковых условиях всегда больше Dtср для аппаратов с прямотоком, поэтому аппараты с противотоком имеют меньшие размеры.
2. Определение рабочего тела
теплопередача агрегатный тело температура
В теплотехнике для производства энергии пользуются телами различных агрегатных состояний - твердыми жидкими и газообразными. Согласно молекулярно-кинетической теории материи агрегатные состояния тел определяются различными расстояниями между молекулами и различными по величине силами сцепления между ними, причем величина сил сцепления зависит от среднего расстояния между молекулами.
В твердых телах расстояния между молекулами очень малы, следовательно, силы сцепления имеют наибольшее значение. Молекулы твердого тела движутся не поступательно, а колеблются около какого-то среднего положения. Нагреванием можно почти каждое твердое тело перевести в жидкое состояние, при этом обыкновенно расстояние между молекулами увеличивается, а силы сцепления уменьшаются. В этом состоянии молекулы движутся, а не колеблются, хотя движение еще стеснено достаточно большими силами сцепления. Дальнейшим нагреванием жидкое тело можно перевести в газообразное состояние. Расстояние между молекулами становится еще больше, а силы сцепления уменьшаются. При дальнейшем нагревании силы сцепления между молекулами становятся минимальными и их значение в общем тепловом движении становится незначительным. При этом молекулы газообразного тела находятся в непрерывном хаотическом, или, так называемом, тепловом движении.
Для перевода тела из одного агрегатного состояния в другое требуются определенные условия. Так, для перевода расплавленного металла в газообразное состояние необходимо нагреть металл до температуры в несколько тысяч градусов, в то время как превращение воды в газообразное состояние при нормальном атмосферном давлении происходит при температуре около 100С.
Превращение тепла в механическую работу в тепловых двигателях совершается в результате расширения рабочего тела. Во всех современных тепловых двигателях в качестве рабочего тела применяют газообразное тело (газ, пар) вследствие его способности к большему расширению при нагревании.
Изучение свойств рабочих тел представляет одну из задач теоретической термодинамики.
Список используемой литературы
http://ru.wikipedia.org
http://mgiu-avtostroi.ru
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разделение теплопереноса на теплопроводность, конвекцию и излучение. Суммарный коэффициент теплоотдачи. Определение лучистого теплового потока. Теплопередача через плоскую стенку. Типы теплообменных аппаратов. Уравнение теплового баланса и теплопередачи.
реферат [951,0 K], добавлен 27.01.2012Теплофизические свойства теплоносителей. Предварительное определение водного эквивалента поверхности нагрева и размеров аппарата. Конструктивные характеристики теплообменного аппарата. Определение средней разности температур и коэффициента теплопередачи.
курсовая работа [413,5 K], добавлен 19.10.2015Определение внутреннего диаметра корпуса теплообменника. Температура насыщенного сухого водяного пара. График изменения температур теплоносителя вдоль поверхности нагрева. Вычисление площади поверхности теплообмена Fрасч из уравнения теплопередачи.
контрольная работа [165,6 K], добавлен 29.03.2011Изучение понятия теплоотдачи, теплообмена между потоками жидкости или газа и поверхностью твердого тела. Конвективный перенос теплоты. Анализ основного закона конвективного теплообмена. Уравнение Ньютона-Рихмана. Получение критериев теплового подобия.
презентация [189,7 K], добавлен 09.11.2014Определение температуры как параметра теплового состояния, значение которого обуславливается средней кинетической энергией поступательного движения молекул данного тела. Принятие Международной практической температурной шкалы и классификация термометров.
реферат [577,8 K], добавлен 02.02.2012Изучение теоретической базы составления материального и теплового баланса парового котла теплоэлектростанции. Определение рабочей массы и теплоты сгорания топлива. Расчет количества воздуха, необходимого для полного горения. Выбор общей схемы котла.
курсовая работа [157,8 K], добавлен 07.03.2014Определение теплопродукции и радиационно-конвективной теплопотери. Расчет теплового потока со всей поверхности тела человека. Топография плотности теплового потока при ходьбе человека в состоянии комфорта. Затраты тепла на нагревание вдыхаемого воздуха.
презентация [350,7 K], добавлен 31.10.2013Цели, принципы и формула теплообмена. Влияние на него потока и температуры. Схема теплового баланса. Определение разницы температур между холодной и теплой средами. Организация противопотока. Различные типы распределителей и ребер теплообменника.
презентация [2,9 M], добавлен 28.10.2013Тепловой и конструктивный расчет отопительного пароводяного подогревателя горизонтального типа и секционного водоводяного теплообменника. Подбор критериальных уравнений для процессов теплообмена. Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.12.2010Расчет тепловой нагрузки и теплового баланса аппарата. Определение температурного напора. Приближенная оценка коэффициентов теплоотдачи, теплопередачи и поверхности нагрева. Выбор кожухотрубчатого и пластинчатого теплообменника из стандартного ряда.
курсовая работа [668,6 K], добавлен 28.04.2015Характеристика особенностей возникновения теплового излучения. Изучение законов теплового излучения черного тела Стефана - Больцмана и Вина. Развитие квантовой теории Эйнштейном. Связь между испускательной и поглощательной способностями черного тела.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.03.2013Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов. Расчёт полезной разности температур по корпусам. Определение толщины тепловой изоляции и расхода охлаждающей воды. Выбор конструкционного материала. Расчёт диаметра барометрического конденсатора.
курсовая работа [545,5 K], добавлен 18.03.2013Расчет объемов и энтальпий воздуха, а также продуктов сгорания топлива. Тепловой баланс котлоагрегата. Определение параметров теплообмена в топке. Порядок и методика расчета водяного экономайзера, аэродинамических параметров. Невязка теплового баланса.
курсовая работа [220,1 K], добавлен 04.06.2014Уравнение теплового баланса. Теплота, подведенная теплопроводностью и конвекцией, к элементарному объему. Общий вид дифференциального уравнения энергии Фурье-Кирхгофа. Применение ряда Тейлора. Дифференциальное уравнение движения жидкости Навье-Стокса.
презентация [197,5 K], добавлен 18.10.2013Расчет температур поверхности кожуха аппарата прямоугольной формы; нагретой зоны герметичного блока; аппарата с внутренней принудительной циркуляцией воздуха; теплового режима аппаратов кассетной конструкции групп А и Б и с принудительной вентиляцией.
практическая работа [223,8 K], добавлен 06.08.2013Характеристики судовых паровых котлов. Определение объема и энтальпия дымовых газов. Расчет топки котла, теплового баланса, конвективной поверхности нагрева и теплообмена в экономайзере. Эксплуатация судового вспомогательного парового котла КВВА 6.5/7.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.03.2012Определение часовой производительности, материального и теплового баланса вращающейся печи, установленной на цементном заводе. Проведение расчета потребления воздуха, электроэнергии и оборотной воды на заводе. Изучение разворота мазутного хозяйства.
курсовая работа [358,0 K], добавлен 18.04.2010Общее содержание компонентов в доменной шихте, их характеристика и направления анализа. Составление уравнения по выходу чугуна, баланса основности и теплового. Определение состава жидких продуктов плавки. Составление материального и теплового баланса.
курсовая работа [250,5 K], добавлен 06.02.2014Содержание закона Фурье. Расчет коэффициентов теплопроводности для металлов, неметаллов, жидкостей. Причины зависимости теплопроводности от влажности материала и направления теплового потока. Определение коэффициента теплопередачи ограждающей конструкции.
контрольная работа [161,2 K], добавлен 22.01.2012Теоретическое изучение принципов устройства и методики расчета пластинчатых теплообменных аппаратов. Конструктивные особенности, структура и схемы теплообменников. Теплопередающая пластина, как основной конструктивный элемент пластинчатого аппарата.
методичка [1,6 M], добавлен 17.12.2010
