Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" icon

Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування " Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням"




Скачати 120.2 Kb.
НазваМетодичні вказівки з курсового І дипломного проектування " Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням"
Дата06.06.2013
Розмір120.2 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 з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconМетодичні вказівки
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування “Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням”...
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconМетодичні вказівки з курсового І дипломного проектування " Пластинчасто-ребристий конденсатор з повітряним охолодженням парокомпресійної холодильної машини"
Пластинчасто-ребристий конденсатор з повітряним охолодженням парокомпресійної холодильної машини”
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconМетодичні вказівки до курсового І дипломного проектування на тему Розрахунок параметрів повітряних
Методичні вказівки до курсового і дипломного проектування на тему “Розрахунок параметрів повітряних холодильних машин, які працюють...
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconМетодичні вказівки
Пластинчасто-ребристий конденсатор з повітряним охолодженням парокомпресійної холодильної машини”
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconДо курсового І дипломного проектування з курсів «Світлотехнічні установки та системи» І
Методичні вказівки до курсового І дипломного проектування з курсів «Світлотехнічні установки І системи» І «Проектування, монтаж та...
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconМетодичні вказівки до виконання курсового та дипломного проектів для студентiв спецiальностi
Методичні вказівки до виконання курсового та дипломного проектів / Укладачі: В. Г. Євтухов, О. У. Захаркін, А. В. Євтухов.– Суми:...
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" icon2781 Методичні вказівки до дипломного проекту «Розрахунок загальнообмінної вентиляції»
Методичні вказівки до дипломного проекту «Розрахунок загальнообмінної вентиляції» з розділу «Охорона праці» /Укладачі: Л. О. Гурець,...
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconМетодичні вказівки до дипломного проекту «Розрахунок загальнообмінної вентиляції»
Методичні вказівки до дипломного проекту «Розрахунок загальнообмінної вентиляції» з розділу «Охорона праці» /Укладачі: Л. О. Гурець,...
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconІнформаційна картка про інноваційну розробку
Назва розробки. Комп’ютерна програма «Розрахунок очисних споруд» для курсового та дипломного проектування
Методичні вказівки з курсового І дипломного проектування \" Розрахунок пластинчасто-ребристих теплообмінників з повітряним охолодженням\" iconНавчальна дисципліна, для якої призначено розробку
Назва розробки. Комп’ютерна програма «Розрахунок очисних споруд» для курсового та дипломного проектування
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