Методичні вказівки icon

Методичні вказівки




Скачати 120.33 Kb.
НазваМетодичні вказівки
Дата04.07.2012
Розмір120.33 Kb.
ТипРозрахунок

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

з курсового і дипломного проектування

Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням”

з курсу “Холодильні установки”

зі спеціальності 6.090520 “Холодильні машини і установки”

для студентів денної форми навчання


Суми

Вид-во СумДУ

2008

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


До друку та в світ

дозволяю на підставі

"Єдиних правил", п. 2.6.14


Заступник першого проректора -

начальник організаційно -

методичного управління В.Б. Юскаєв


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

з курсового і дипломного проектування

Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням”

з курсу “Холодильні установки”

зі спеціальності 6.090520 “Холодильні машини і установки”

для студентів денної форми навчання


Усі цитати, цифровий,

фактичний матеріал

і бібліографічні

відомості перевірені,

написання одиниць

відповідає стандартам


Укладач Ю.М. Вертепов

Відповідальний за випуск С.М. Ванєєв

В.о. декана інженерного факультету О.Г. Гусак


Суми

Вид-во СумДУ

2008


Навчальне видання


^ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

з курсового і дипломного проектування

Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням”

з курсу “Холодильні установки”

зі спеціальності 6.090520 “Холодильні машини і установки”

для студентів денної форми навчання


Відповідальний за випуск С.М. Ванєєв

Редактор П.М. Єфіменко

Комп’ютерне верстання О.В. Казбан


Підп. до друку 9.12. 2007, поз.

Формат 6084/16. Папір офс. Гарнітура Times New Roman Cyr.Друк офс.

Ум. друк. арк. 0.93 Обл.-вид.арк. 0.46

Тираж 40 прим. Собівартість вид. 1грн. 32 к.

Зам. №


Видавництво СумДУ при Сумському державному університеті

40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2

Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи до Державного реєстру

ДК № 2365 від 08.12.2005.

Надруковано у друкарні СумДУ

40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2.

Методичні вказівки з курсового і дипломного проектування “Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням” з курсу “Холодильні установки”/ Укладач:
Ю.М. Вертепов - Суми: Вид-во СумДУ, 2008.- 15с.


^ КАФЕДРА ТЕХНІЧНОЇ ТЕПЛОФІЗИКИ


ЗМІСТ

С.

Вступ……………………………………………………………….4

1 Вихідні дані………………………………………………………5

2 Тепловий розрахунок……………………………………………6

2.1 Сторона газу…………………………………………………6

2.2 Сторона повітря……………………………………………..7

2.3 Геометричні характеристики пластинчасто-ребристого теплообмінного апарата……………………………...........9

3 Гідравлічний розрахунок теплообмінника……………………10

4 Міцнісні розрахунки теплообмінного апарата……………….10

4.1 Міцнісний розрахунок проставкової пластини………….11

4.2 Міцнісний розрахунок насадки……………………………12

Список рекомендованої літератури……………………………..14


3

ВСТУП


У пластинчасто-ребристих теплообмінниках теплообмінна поверхня утворюється проставковими пластинами, гофрованими насадками та обмежувальними елементами. Теплоносії з колекторів надходять в канали, що утворюються гофрованими насадками та проставковими пластинами. Теплообмін відбувається через стінку, роль якої виконують проставкові пластини і ребра, утворені гофрованою насадкою. Пластинчасто-ребристі теплообмінники, мають високу компактність (1000-
5000 м23). У більшості газових теплообмінників канали утворені гладкою насадкою. За необхідності інтенсифікації теплообміну можна використовувати просічену, зигзагоподібну, хвильову та інші типи насадок. Співвідношення поверхонь з боку теплоносіїв можна варіювати у широкому діапазоні за рахунок зміни ширини і висоти гофри, а також подвоєння або навіть потроєння насадки з боку одного з теплоносіїв. Пластинчасто-ребристі теплообмінні поверхні можна однаково ефективно використовувати в апаратах повітряного охолодження, газоводяних і масляних теплообмінниках.

Пластинчасто-ребристі теплообмінники з повітряним охолодженням застосовуються або для міжступеневого охолодження в багатоступеневих газових компресорах, або як кінцеві холодильники для охолодження газу, що нагнітається до необхідної споживачу температури. У першому випадку недоохолодження між ступенями стиснення компресора береться рівним Т = 15о, а у другому – перегрів газу на виході кінцевого холодильника відповідно до температури повітря навколишнього середовища береться таким самим за величиною. Якщо позначити температуру стиснутого газу на виході з ступені компресора (на вході в теплообмінник) через Тн, а температуру всмоктування в ступінь газу через Твс, то на виході міжступеневого чи кінцевого теплообмінника вона дорівнює Тквс+Т. Температури охолоджуючого повітря на вході і виході теплообмінника позначимо відповідно Тп1 і Тп2. Теплове навантаження на апарат визначається кількістю теплоти, відведеної повітрям від стиснутого газу. Можна брати її однаковою з гарячого (газового) і холодного (повітряного) потоків, Вт, і рівною

4

,

де GГ, кг/с – масова витрата стиснутого в компресорі газу;

сГср – середня теплоємність гарячого потоку за його середньою температурою , К.

Масова витрата повітря через апарат, кг/с, дорівнює

,

де ТПП2 П1= 15-20оС (береться);

СП, Дж/(кгК) – середня теплоємність повітря за його середньою температурою , К.


І ВИХІДНІ ДАНІ


Теплоносій, що охолоджується газ

Масова витрата газу, що охолоджується GГ, кг/с

Температура газу, що всмоктується , К

Температура газу на вході в теплообмінник Тн, К

Охолоджуючий теплоносій повітря

Температура повітря на вході в теплообмінник , К

Надмірний тиск на проставкову пластину , МПа.

Характерні геометричні розміри насадки пластинчасто-ребристого теплообмінника подані на рис. 1.1.

Геометричні характеристики прямокутної насадки наведені в [3], табл. 9.1, с. 245.

До них відносяться:

  • довжина ребра lр, м;

  • осьова довжина S, м;

  • крок ребер t, м;

  • висота насадки h, м;

  • товщина ребра р, м;

  • еквівалентний діаметр dекв, м;

5

  • площа поверхні ребер в одиниці вільного об’єму Sв. р, м23;

  • площа поверхні проставкових пластин в одиниці вільного об’єму Sв .п, м23;

  • компактність за вільним об’ємом Sв, м23;

  • коефіцієнт оребрення ;

  • коефіцієнт стиснення ;

  • товщина проставкової пластини п, м;

  • ширина проставкової пластини В, м.





Рисунок 1.1


^ 2 ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК


2.1 Сторона газу

Параметри газу беруться за його середньою температурою, Тг ср, із [5, 6]:

коефіцієнт теплопровідності пари Г, Вт/(мК);

коефіцієнт динамічної в’язкості Г,Пас;

критерій Прандтля РrГ;

густина газу Г, кг/м3;

теплоємність газу СГ, Дж/(кгК);

Попередня величина площі поверхні теплообміннної поверхні апарата, м2, дорівнює

6

,

де =100 – 300 Вт/(м2К) – коефіцієнт теплопередачі (береться);

 - середньологарифмічна різниця температур, К, дорівнює

.

Площа вільного перерізу апарата, м2, дорівнює

,

де Г = 15 – 30 м/с – швидкість газу в апараті (береться).

Критерій Рейнольда газового потоку дорівнює

,

де 2lp, м – характерний розмір каналу насадки.

Знаходимо критерій Нуссельта:

за ламінарним режимом ;

за турбулентним режимом .

Коефіцієнт тепловіддачі зі сторони газу, Вт/(м2К), дорівнює

.


^ 2.2 Сторона повітря

Визначаються теплофізичні властивості повітря за його середньою температурою [5, 6]:

коефіцієнт теплопровідності П, Вт/(мК);

коефіцієнт динамічної в’язкості П, Пас;

критерій Прандтля PrП;

густина рівна , кг/м3,

7

де ра=105Па – атмосферний тиск повітря;

R = 287 Дж/(кгК) – газова стала повітря.

Швидкість холодного теплоносія (повітря), м/с, дорівнює

.

Знаходимо число вентиляторів (округлюючи його до більшого значення) ,

де []=10-30 м/с – швидкість повітря, яка допускається в апараті (береться).

Критерій Рейнольда повітряного потоку дорівнює

.

Для турбулентного режиму критерій Нуссельта дорівнює

.

Коефіцієнт тепловіддачі зі сторони повітря, Вт/(м2К), дорівнює

.

Уточнене значення коефіцієнта теплопередачі апарата, Вт/(м2К) дорівнює

,

де коефіцієнти корисної дії апарата з газового і повітряного потоків дорівнюють:

;

.

8

Коефіцієнти корисної дії ребра з газового і повітряного потоків дорівнюють:

;

де mГ и mП – параметри ребра, які дорівнюють

; ,

де р=150 Вт/(мК) – коефіцієнт теплопровідності алюмінієвого ребра насадки апарата.


^ 2.3 Геометричні характеристики пластинчасто-ребристого теплообмінного апарата


Уточнена величина потрібної площі поверхні теплообміну, м2, дорівнює

.

Вільний об’єм каналів з газового потоку, м3, дорівнює

.

Площа поперечного перерізу апарата, м2, (без урахування товщини проставкових пластин)

.

Довжина теплообмінного апарата дорівнює

,

де Sпр – площа поперечного перерізу каналів, м2, дорівнює

.

9

Частка вільного перерізу каналів апарата дорівнює


.

Число каналів дорівнює (округляється до більшого значення)


.


^ 3 ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТЕПЛООБМІННИКА


Фактор тертя при русі повітря через апарат дорівнює

.

Втрати тиску при русі повітря дорівнюють

.

Масова витрата повітря для одного вентилятора, кг/с, дорівнює

.

Втрати потужності при русі повітря в апараті, Вт, дорівнюють

.

За каталогом вибираємо вентилятор з найближчою масовою продуктивністю GП1 і напором, який за величиною більший ніж рП [7], табл. 16.11, с. 163.


10

^ 4 МІЦНІСНІ РОЗРАХУНКИ ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТА


Зварювальний корпус і кришки теплообмінного апарата розраховуються на міцність за методикою, яка викладена в [4].


^ 4.1 Міцнісний розрахунок проставкової пластини


Товщина проставкової пластини з розмірами LxB і товщиною П визначається з його розрахунку на міцність при навантаженні надмірним тиском ри, як прямокутної пластини, яка жорстко закріплена по всьому периметру.

Приймаємо для алюмінію модуль пружності ^ Е=0,71105 МПа, допустима напруга [] =50 МПа.





Рисунок 4.1


Небезпечними є точки О і А1 в яких визначається напруга від прогинання.

Для точки О напруга, МПа, дорівнює:


11

,

.

Для точки А напруга, МПа, дорівнює

,

де коефіцієнти С2, С3, С4 визначаються залежно від відношення [1], табл. 6, с. 217.

Із умови міцності ці напруги не повинні перевищувати величини [], яка допускається.

Максимальне прогинання в точці О не повинне перевищувати величини [f] = , м [1].

Значення fо, м, визначається за формулою

,

де коефіцієнт С1 береться залежно від відношення [1], табл. 6, с. 217.


^ 4.2 Міцнісний розрахунок насадки


Насадка виконана із алюмінієвої стрічки за розмірами, що наведено у вихідних даних. Вона являє собою рифлений лист, який опирається на проставкову пластину. Під дією повітряного потоку від вентилятора його верхня частина буде вигинатися, а нижня частина повинна опиратися на шарніри А і Д. Оскільки нахил бокових ребер АВ і СД до вертикалі становить 22о, то можна в першому наближенні взяти їх вертикальними, а горизонтальна ділянка буде мати довжину, яка дорівнює

12

У результаті отримали розрахункову схему П – подібної рами висотою , з поперечним прямокутним перетином х (рис. 4.2).




Рисунок 4.2


Рама на ділянці навантажена розподіленим навантаженням , Н/мм.

Максимальний момент на ділянці , який має прогин, Нм, дорівнює

,

де коефіцієнти к і n визначаються за виразами, наведеними в [2]:

, т.щ. ІАВСД – моменти інерції ділянок АВ і СД,
n=3+2к.

Момент опору прямокутного поперечного перерізу рами, м3, дорівнює

13

.

Максимальна напруга прогину в рамі, Па, дорівнює

.

Повинна виконуватися умова міцності 50 МПа.


СПИСОК

^ РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ


1. Краткий справочник машиностроителя/ Под ред. С.А. Чернавского.- М.: Машиностроение, 1966.-788с.

2. Писаренко Г.С. и др. Справочник по сопротивлению материалов. – К.: Наукова думка, 1988.- 734с.

3. Поршневые компрессоры: Учебное пособие для студентов ВУЗов/ Под ред. Б.С. Фотина.- Л.: Машиностроение, 1987.-372с.

4. Данилова Г.Н. и др. Теплообменные аппараты холодильных установок. – Л.: Машиностроение, 1986.- 303 с.

5. Богданов С.Н. и др. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник. – М.: Агропромиздат, 1985.- 208 с.

6. Афанасьев В.Н., Исаев С.И. и др. Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена. – М.: Высшая школа, 1986.-383с.

7. Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Агропромиздат, 1989.- 223 с.


14

Схожі:

Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до проведення семінарських та практичних занять з курсу «Методика викладання у вищій школі» для студентів спеціальності 050201 «Менеджмент організацій» окп «Магістр»
Методичні вказівки до виконання дипломної роботи спеціаліста: підготовка, написання, захист. Методичні вказівки / Упор. Ґудзь П....
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення матеріалу, індивідуальні завдання та методичні вказівки до їх виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни ²Міжнародний маркетинг² для студентів напряму...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення матеріалу, індивідуальні завдання та методичні вказівки до їх виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Менеджмент в енергетиці» для студентів спеціальності...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення матеріалу, індивідуальні завдання та методичні вказівки до їх виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни ²Менеджмент персоналу² для студентів спеціальності...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до їх вивчення, контрольні питання для самоперевірки, що наведені після кожної теми дисципліни, методичні вказівки до виконання контрольної роботи
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни "Економіка енергетики" для студентів напряму...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до їх вивчення, контрольні питання для самоперевірки, що наведені після кожної теми дисципліни, методичні вказівки до виконання контрольної роботи
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни "Економіка та фінанси підприємства" для студентів...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до вивчення тем, перелік розділів, що виносяться на самостійне опрацювання студентів, варіанти індивідуальних завдань, перелік літератури. Методичні вказівки укладені з урахуванням вимог державного освітнього стандарту
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни “Страховий менеджмент” для студентів спеціальності...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення тем, передбачених програмою дисципліни «Mенеджмент», завдання до контрольної роботи та методичні вказівки до її виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Mенеджмент» для студентів напрямів 050502 –...
Методичні вказівки icon2765 Методичні вказівки
Методичні вказівки до практичних та самостійних занять з курсу «Методи синтезу та оптимізації» для студентів
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки
С. С. Душкін, Т. О. Шевченко методичні вказівки для проведення практичних занять, лабораторних робіт
Методичні вказівки iconФінанси І кредит методичні вказівки
Методичні вказівки по проведенню практичних занять з дисципліни «Банківські операції»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи