Главная
Добавить работу на сайт
Регистрация
  
Главная страница >> Реферат >> Физика >> Конструктивная схема теплообменного аппарата

Реферат: Конструктивная схема теплообменного аппарата

В термодинамике рассматриваются обратимые процессы. Все реальные процессы необратимы, они протекают с конечной скоростью (при наличии трения и диффузии) и при значительной разности температур РТ и источников теплоты.


Дата добавления на сайт: 01 мая 2025
Заказать курсовую работу
Заказать реферат и др.
Скачать данную работу
Содержание

Введение
1. Термодинамические процессы с идеальными углеводородными смесями
1.1 Исходные данные для термодинамических расчетов
1.2 Определение параметров газовой смеси одинаковых для всех термодинамических процессов
1.3 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 1)
1.4 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 2)
1.5 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 3)
1.6 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 4)
1.7 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 5)
1.8 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 6)
Выводы
2. Расчет теплообменного аппарата
2.1 Исходные данные
2.2 Расчет коэффициента теплоотдачи
2.3 Конструктивный тепловой расчет теплообменного аппарата
2.4 Рекуперативный теплообменник с трубчатой поверхностью теплообмена (прямоток)
Выводы

Введение

В термодинамике рассматриваются обратимые процессы. Все реальные процессы необратимы, они протекают с конечной скоростью (при наличии трения и диффузии) и при значительной разности температур РТ и источников теплоты.
Термодинамическим процессом называется изменение состояния термодинамической системы, характеризующееся изменением ее параметров. В качестве термодинамических систем могут рассматриваться некоторые объемы газов.
В основных технологических установках и устройствах нефтяной и газовой промышленности наиболее часто встречающимися газами являются углеводородные или их смеси с компонентами воздуха и небольшим количеством примесей других газов. Это могут быть процессы в газгольдерах, пропан-бутановых хранилищах, сырьевых и товарных парков нефтеперерабатывающих заводов, нефтебаз, нефтеперекачивающих станций, а также в газораспределительных сетях газоснабжения населенных пунктов.
Целью термодинамического расчета является определение основных параметров газовой смеси в конечном состоянии
Теплообменным аппаратом (теплообменником) называется устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями.
В рекуперативных теплообменниках теплоносители непрерывно омывают разделяющую стенку (поверхность теплообмена) с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. В рекуперативном трубчатом теплообменнике один из теплоносителей протекает внутри труб, а второй омывает их наружные поверхности.
Цель конструктивного расчета состоит в определении величины поверхности теплообмена по известному количеству передаваемой теплоты и температурам теплоносителей на входе и выходе аппарата.
1. Термодинамические процессы с идеальными углеводородными смесями

1.1 Исходные данные для термодинамических расчетов

1 кг газовой смеси в распределительной газовой сети в зависимости от состава совершает термодинамические процессы от состояния 1 до состояния 2 с показателями Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 7).
Объем газовой смеси во всех процессах изменяется в Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 8) раз.
Смесь обладает свойствами идеального газа.
Начальное (в состоянии 1) давление Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 9). Начальная температура Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 10).
Определить основные параметры газовой смеси в состоянии 1 (Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 11)) и состоянии 2 (Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 12)), изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии смеси, работу, внешнюю теплоту процесса, коэффициент распределения энергии в процессах.
Состав газовой смеси по объему:

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 13) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 14)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 15) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 16)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 17) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 18)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 19) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 20)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 21) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 22)

Все расчеты были выполнены в соответствии с методическими указаниями [1].

1.2 Определение параметров газовой смеси одинаковых для всех термодинамических процессов

1.2.1 Определение кажущейся молекулярной массы смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 23)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 24)

1.2.2 Массовые доли смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 25)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 26)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 27)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 28)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 29)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 30)

1.2.3 Газовая постоянная смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 31)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 32)
1.2.4 Объем газовой смеси в начальном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 33)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 34)

1.2.5 Объем газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 35)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 36)

1.3 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 37)

1.3.1 Давление газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 38)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 39)

1.3.2 Температура газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 40)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 41)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 42)

1.3.3 Средняя температура процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 43) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 44)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 45)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 46)

1.3.4 Средняя изобарная теплоёмкость компонентов газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 47)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 48)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 49)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 50)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 51)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 52)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 53)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 54)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 55)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 56)
1.3.5 Средняя массовая изобарная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 57)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 58)

1.3.6 Средняя массовая изохорная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 59)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 60)

1.3.7 Термодинамическая работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 61)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 62)

1.3.8 Потенциальная работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 63)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 64)

1.3.9 Изменение внутренней энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 65)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 66)

1.3.10 Изменение энтальпии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 67)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 68)

1.3.11 Изменение энтропии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 69)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 70)

1.3.12 Теплота процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 71)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 72)

1.3.13 Коэффициент распределения энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 73)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 74)
1.3.14 Проверка правильности расчетов

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 75) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 76)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 77)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 78)

1.4 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 79)

1.4.1 Давление газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 80)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 81)

1.4.2 Температура газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 82)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 83)

1.4.3 Средняя температура процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 84) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 85)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 86)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 87)
1.4.4 Средняя изобарная теплоёмкость компонентов газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 88)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 89)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 90)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 91)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 92)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 93)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 94)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 95)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 96)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 97)

1.4.5 Средняя массовая изобарная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 98)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 99)

1.4.6 Средняя массовая изохорная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 100)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 101)

1.4.7 Показатель адиабаты

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 102)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 103)

1.4.8 Термодинамическая работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 104)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 105)

1.4.9 Потенциальная работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 106)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 107)

1.4.10 Изменение внутренней энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 108)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 109)

1.4.11 Изменение энтальпии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 110)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 111)

1.4.12 Политропная теплоёмкость

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 112)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 113)

1.4.13 Теплота процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 114)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 115)

1.4.14 Изменение энтропии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 116)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 117)

1.4.15 Коэффициент распределения энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 118)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 119)

1.4.16 Проверка правильности расчетов

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 120)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 121)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 122)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 123)

1.5 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 124)

1.5.1 Давление газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 125)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 126)

1.5.2 Температура газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 127)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 128)

1.5.3 Средняя температура процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 129) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 130)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 131)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 132)

1.5.4 Средняя изобарная теплоёмкость компонентов газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 133)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 134)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 135)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 136)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 137)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 138)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 139)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 140)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 141)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 142)

1.5.5 Средняя массовая изобарная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 143)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 144)

1.5.6 Средняя массовая изохорная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 145)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 146)

1.5.7 Термодинамическая работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 147)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 148)

1.5.8 Потенциальная работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 149), Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 150)
1.5.9 Изменение внутренней энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 151)

1.5.10 Изменение энтальпии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 152)

1.5.11 Изменение энтропии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 153)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 154)

1.5.12 Теплота процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 155)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 156)

1.5.13 Коэффициент распределения энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 157)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 158)
1.5.14 Проверка правильности расчетов

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 159)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 160)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 161)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 162)

1.6 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 163)

1.6.1 Давление газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 164)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 165)

1.6.2 Температура газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 166)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 167)

1.6.3 Средняя температура процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 168) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 169)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 170)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 171)

1.6.4 Средняя изобарная теплоёмкость компонентов газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 172)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 173)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 174)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 175)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 176)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 177)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 178)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 179)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 180)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 181)

1.6.5 Средняя массовая изобарная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 182)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 183)
1.6.6 Средняя массовая изохорная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 184)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 185)

1.6.7 Показатель адиабаты

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 186)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 187)

1.6.8 Термодинамическая работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 188)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 189)

1.6.9 Потенциальная работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 190)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 191)

1.6.10 Изменение внутренней энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 192)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 193)

1.6.11 Изменение энтальпии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 194)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 195)

1.6.12 Политропная теплоёмкость

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 196)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 197)

1.6.13 Теплота процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 198)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 199)

1.6.14 Изменение энтропии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 200)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 201)

1.6.15 Коэффициент распределения энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 202)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 203)

1.6.16 Проверка правильности расчетов

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 204)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 205)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 206)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 207)

1.7 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 208)

Принимаем k=1,29

1.7.1 Давление газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 209)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 210)
1.7.2 Температура газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 211)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 212)

1.7.3 Средняя температура процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 213) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 214)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 215)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 216)

1.7.4 Средняя изобарная теплоёмкость компонентов газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 217)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 218)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 219)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 220)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 221)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 222)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 223)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 224)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 225)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 226)

1.7.5 Средняя массовая изобарная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 227)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 228)

1.7.6 Средняя массовая изохорная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 229)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 230)

1.7.7 Показатель адиабаты

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 231), Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 232)

1.7.8 Давление газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 233)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 234)
1.7.9 Температура газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 235)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 236)

1.7.10 Средняя температура процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 237) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 238)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 239)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 240)

1.7.11 Средняя изобарная теплоёмкость компонентов газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 241)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 242)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 243)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 244)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 245)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 246)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 247)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 248)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 249)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 250)

1.7.12 Средняя массовая изобарная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 251)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 252)

1.7.13 Средняя массовая изохорная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 253)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 254)

1.7.14 Термодинамическая работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 255)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 256)

1.7.15 Потенциальная работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 257), Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 258)
1.7.16 Изменение внутренней энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 259)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 260)

1.7.17 Изменение энтальпии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 261)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 262)

1.7.18 Теплота процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 263)

1.7.19 Изменение энтропии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 264)

1.7.20 Коэффициент распределения энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 265)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 266)

1.7.21 Проверка правильности расчетов

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 267)

1.8 Политропный процесс с показателем политропы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 268)

1.8.1 Давление газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 269)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 270)

1.8.2 Температура газовой смеси в конечном состоянии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 271)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 272)

1.8.3 Средняя температура процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 273) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 274)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 275)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 276)

1.8.4 Средняя изобарная теплоёмкость компонентов газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 277)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 278)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 279)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 280)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 281)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 282)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 283)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 284)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 285)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 286)

1.8.5 Средняя массовая изобарная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 287)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 288)

1.8.6 Средняя массовая изохорная теплоёмкость газовой смеси

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 289)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 290)
1.8.7 Показатель адиабаты

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 291)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 292)

1.8.8 Термодинамическая работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 293)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 294)

1.8.9 Потенциальная работа процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 295)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 296)

1.8.10 Изменение внутренней энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 297)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 298)

1.8.11 Изменение энтальпии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 299)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 300)

1.8.12 Политропная теплоёмкость

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 301)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 302)

1.8.13 Теплота процесса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 303)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 304)

1.8.14 Изменение энтропии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 305)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 306)

1.8.15 Коэффициент распределения энергии

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 307)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 308)

1.8.16 Проверка правильности расчетов

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 309)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 310)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 311)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 312)

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 313)
Рисунок 1.1 - PV-диаграмма полиропных процессов

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 314)
Рисунок 1.2 - TS-диаграмма политропных процессов
Выводы

Проведенное исследование позволяет разбить все политропные процессы с Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 315) от Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 316) до Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 317) при расширении газа на три группы:
I группа: Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 318). В этой группе Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 319), а следовательно, Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 320) и Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 321); здесь Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 322), а следовательно, Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 323). Так как Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 324), то теплоемкость в этой группе процессов положительна. Подведенная к газу теплота расходуется на увеличение внутренней энергии и на совершение им работы расширения;
II группа: Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 325). Для этой группы Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 326), а следовательно, Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 327) и Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 328); Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 329) и, следовательно, Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 330); теплоемкость в процессах отрицательная, так как Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 331). Термодинамические процессы второй группы характерны тем, что работа расширения совершается как за счет подведенной к газу теплоты, так и за счет внутренней энергии;
III группа: Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 332). Здесь при расширении газа все параметры состояния уменьшаются (Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 333)), но теплоемкость Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 334), т.е. положительная. В процессах этой группы расширение газа происходит с уменьшением его внутренней энергии и отдачей теплоты в окружающую среду.
2. Расчет теплообменного аппарата

2.1 Исходные данные

В одноходовом кожухотрубном теплообменном аппарате горячий теплоноситель движется в межтрубном пространстве и охлаждается от температуры Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 335)140, ˚С до Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 336)57, ˚С.
Внутренний диаметр кожуха аппарата Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 337). Холодный теплоноситель движется внутри металлических трубок. Холодный теплоноситель нагревается от Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 338),˚С до Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 339), ˚С.
Число трубок в теплообменнике n = 49. Трубки теплообменника с внутренней стороны покрыты отложениями (накипью) толщиной δнак=0,4·10-3, м. Тепловая мощность, вносимая в ТОА, Qвн =420, кВт. Потери теплоты в окружающую среду составляют (1 - 0,96) ·100, %.
Определить поверхность нагрева F и число секций N теплообменника. Длина секции lc = 5 м.
Расчет провести для прямоточного и противоточного направлений движения теплоносителей, а также при наличии накипи на трубах и при её отсутствии.
Известно также:
холодный теплоноситель - вода;
горячий теплоноситель - вода;
λс = 105·10-3 кВт/ (м·К);
λнак = 0,5·10-3 кВт/ (м·К).
Внутренний диаметр трубок Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 340)
Наружный диаметр трубок Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 341)
Все расчеты были выполнены в соответствии с методическими указаниями [2].
2.2 Расчет коэффициента теплоотдачи

2.2.1 Средняя температура теплоносителей

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 342)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 343)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 344)

2.2.2 Скорость теплоносителей

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 345)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 346)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 347)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 348)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 349)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 350)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 351)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 352)

2.2.3 Числа Рейнольдса

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 353)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 354)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 355)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 356)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 357)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 358)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 359)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 360)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 361)режим течения холодного теплоносителя - переходной
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 362)режим течения холодного теплоносителя - переходной

2.2.4 Температура стенки

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 363)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 364)

2.2.5 Числа Прандтля

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 365)
При Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 366) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 367) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 368) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 369)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 370).
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 371)
При Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 372) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 373) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 374) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 375)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 376).
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 377)
При Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 378) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 379) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 380) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 381)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 382).
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 383)
При Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 384) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 385) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 386) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 387) Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 388)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 389).
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 390)

2.2.6 Коэффициент Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 391)

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 392)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 393)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 394)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 395)

2.2.7 Число Грасгофа
Так как режим движения жидкости переходный, следовательно число Грасгофа не считаем

2.2.8 Числа Нуссельта
При переходном течении (Reж,d = 2300…104)

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 396)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 397)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 398)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 399)

2.2.9 Коэффициенты теплоотдачи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 400)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 401)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 402)

2.3 Конструктивный тепловой расчет теплообменного аппарата

2.3.1 Изменение температуры теплоносителей по длине аппарата

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 403)
Рисунок 2.1 - Изменение температуры теплоносителей по длине прямоточного теплообменника

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 404)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 405)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 406)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 407)

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 408)
Рисунок 2.2 - Изменение температуры теплоносителей по длине противоточного теплообменника

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 409)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 410)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 411)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 412)

2.3.2 Средний логарифмический температурный напор

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 413)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 414)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 415)

2.3.3 Коэффициент теплопередачи

2.3.3.1 Коэффициент теплопередачи с учетом слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 416)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 417)

2.3.3.2 Коэффициент теплопередачи без учета слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 418)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 419)

2.3.4 Поверхность теплообмена

2.3.4.1 Поверхность теплообмена для прямоточного теплообменника с учетом слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 420)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 421)
теплообменный аппарат термодинамический углеродный
2.3.4.2 Поверхность теплообмена для прямоточного теплообменника без учета слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 422)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 423)

2.3.4.3 Поверхность теплообмена для противоточного теплообменника с учетом слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 424)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 425)

2.3.4.4 Поверхность теплообмена для противоточного теплообменника без учета слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 426)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 427)

2.3.5 Площадь поверхности трубок одной секции

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 428)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 429)
2.3.6 Число секций теплообменника

2.3.6.1 Число секций прямоточного теплообменника с учетом слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 430)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 431)

2.3.6.2 Число секций прямоточного теплообменника без учета слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 432)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 433)

2.3.6.3 Число секций противоточного теплообменника с учетом слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 434)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 435)

2.3.6.4 Число секций противоточного теплообменника без учета слоя накипи

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 436)
Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 437)

Таблица 2 - Результаты теплового расчёта теплообменного аппарата
НаименованиеСхема движения теплоносителей
прямотокпротивоток
Средний температурный напор ∆t, oC30,7864,135
Коэффициент теплопередачи Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 438)
при наличии накипи
при отсутствии накипи
,9
377,429
Поверхность нагрева F, м2 при наличии накипи при отсутствии накипи 45,186 34,7 21.68 16,66

2.4 Рекуперативный теплообменник с трубчатой поверхностью теплообмена (прямоток)

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 439)
Рисунок 2.3 - Эскиз секции с основными размерами

Конструктивная схема теплообменного аппарата (рис. 440)
Рисунок 2.4 - Схема соединения секций в теплообменном аппарате
Выводы

Теплообменные аппараты могут иметь самое разнообразное назначение - паровые котлы, конденсаторы, пароперегреватели, воздухонагреватели, радиаторы и т.д. Теплообменные аппараты в большинстве случаев значительно отличаются друг от друга как по своим формам и размерам, так и по применяемым в них рабочим телам.
Руководствуясь данным расчетом теплообменного аппарата можно произвести выбор типа аппарата и его конструктивные размеры. Также на основе результатов расчета можно составить конструктивную схему аппарата.

Комментарии:

Вы не можете оставлять комментарии. Пожалуйста, зарегистрируйтесь.
▲ ▼