Розрахунок втрат тепла теплової мережі - Курсовая работа

Досягнення сучасної промисловості, техніки стали можливими у результаті опанування потужних джерел енергії - гідравлічних, парових і газових турбін, паросилових установок, двигунів. Провідну роль в розвитку енергетики займає тепломасообмін, який розглядає основні механізми передачі теплоти (теплопровідність, конвекція, промінювання), і являється теоретичною базою для створення теплоенергетичних машин і установок. Теплообмінний апарат - це пристрій, в якому відбувається передача теплоти від гарячого теплоносія до холодного. Тепловий розрахунок зводиться до визначення площ поверхонь теплообміну та втрат тепла елементів теплової мережі, яка буде складатися з котла, теплотраси та теплообмінного апарату.Приймаємо швидкість руху гарячого теплоносія рівною: . 1.2 Розрахунок масової витрати гарячого теплоносія Запишемо рівняння теплового балансу ТА: , (1) де - масова витрата гарячого теплоносія, кг/с; Визначаємо середньоарифметичне значення температури гарячого теплоносія, ОСМасова витрата теплоносія, з іншого боку, буде записана через рівняння нерозривності потоку: , (3) де - швидкість руху гарячого теплоносія, м/с (див. п. f1 - площа поперечного перерізу трубки, м2;107] приймаємо стандартну кількість трубок в ТА рівною: Крок між трубками в трубній решітці визначається за формулою, мФактична швидкість гарячого теплоносія визначається за формулою, м/с

, (8)Площа поперечного перерізу міжтрубного простору ТА визначаємо за формулою, м2

, (9)Визначаємо середньоарифметичне значення температури холодного теплоносія, ОС При цій температурі, методом інтерполювання, визначаємо фізичні властивості холодного теплоносія(Ароматизоване масло), (), [6, додаток 1, табл.Для визначення режиму руху гарячого теплоносія необхідно визначити число Рейнольдса за формулою , (13) де - коефіцієнт кінематичної вязкості гарячого теплоносія при середній температурі, Оскільки Re?104 то режим руху турбулентний, тому критерій Нуссельта визначається за формулою: , (14) де - число Прандтля гарячого теплоносія при середній температурі (див. п. Приймаємо температуру внутрішньої поверхні стінки трубки, для першого наближення: При температурі поверхні стінки визначаємо число Прандтля гарячого теплоносія: Для першого наближення: . Коефіцієнт тепловіддачі від гарячого теплоносія до внутрішньої поверхні труби визначається за формулою, (15) де - коефіцієнт теплопровідності гарячого теплоносія при середній температурі, (див. п.1.2). Для розрахунку процесу теплообміну від зовнішньої поверхні стінки труби до холодного теплоносія необхідно визначити число Рейнольдса за формулоюКоефіцієнт теплопередачі в ТА визначається за формулою, , (22) де - коефіцієнт теплопровідності матеріалу трубки при середній температурі стінки труби, .Температура внутрішньої поверхні стінки трубки визначається за формулою, ОС Тоді, Температура зовнішньої поверхні стінки труби визначається за формулою, ОСДля другого наближення приймаємо: Визначаємо число Прандтля гарячого теплоносія при температурі стінки, в другому наближенні: . За формулою (14) визначаємо критерій Нуссельта: . Визначаємо число Прандтля холодного теплоносія при температурі стінки, в другому наближенні: . Визначаємо коефіцієнт теплопровідності матеріалу трубки при температурі стінки труби, в другому наближенні: За формулою (22) коефіцієнт теплопередачі в ТА рівний: .Загальна довжина теплообмінного апарату визначається за формулою, м , (28) де - середній логарифмічний температурний напір для прийнятої схеми руху теплоносіїв, ОС, , (29) де , - більше і менше значення температурного напору, ОС.Гаряча та холодна гілка теплотраси прокладена над землею.З рівняння нерозривності потоку внутрішній діаметр трубопроводу визначимо за формулою, м Приймаємо швидкість руху гарячого теплоносія в трубі рівною: Тоді, . Округляємо отримані значення діаметру до стандартного значення, згідно ГОСТ 9617-79.Втрати тепла з гарячої гілки трубопроводу будуть складатися з втрат тепла променевим теплообміном та втрат тепла конвекційним теплообміном. Загальні втрати тепла з поверхні ізоляції визначаються за формулою, Вт Втрати тепла променевим теплообміном визначаються за формулою, Вт Тоді, Втрати тепла конвекційним теплообміном визначаються за формулою, Вт Втрати тепла конвективним теплообміном рівні: Обчислюємо загальні втрати тепла з поверхні ізоляції: Середня температура ізоляції визначається за формулою, ОС, ,(44)Втрати тепла з гарячої гілки теплотраси визначаються за формулою, КВТКритичний діаметр ізоляції гарячої гілки теплотраси визначається за формулою, м

,(51)З рівняння нерозривності потоку внутрішній діаметр трубопроводу визначається за формулою, м Приймаємо швидкість руху гарячого теплоносія в трубі холодної гілки теплотрасиПриймаємо: Втрати тепла з холодної гілки трубопроводу будуть складатися з втрат тепла променевим теплообміном та втрат тепла конвективним теплообміном. Площа одного погонного метра труби для холодної гілки теплотраси, що покрита ізоляцією згідно (39) буде рівна: Втрати тепла променевим теплообміном згідно(

Зміст

Завдання

Вступ

1. Розрахунок теплообмінного апарату

1.1 Вибір швидкості гарячого теплоносія в трубах

1.2 Розрахунок витрат гарячого теплоносія

1.3 Розрахунок площі поперечного перерізу трубки для гарячого теплоносія

1.4 Розрахунок кількості трубок в теплообмінному апараті

1.5 Розрахунок фактичної швидкості руху гарячого теплоносія

1.6 Розрахунок площі поперечного перерізу міжтрубного простору ТА 1.7 Розрахунок масової витрати холодного теплоносія

1.8 Розрахунок процесу теплообміну в теплообмінному апараті (перше наближення)

1.8.1 Розрахунок теплообміну в середині трубок

1.8.2 Розрахунок теплообміну ззовні трубок

1.8.3 Розрахунок коефіцієнта теплопередачі

1.8.4 Розрахунок температури стінки трубок

1.9 Розрахунок процесу теплообміну в теплообмінному апараті (друге наближення)

1.9.1 Розрахунок теплообміну в середині трубок

1.10 Розрахунок довжини теплообмінного апарату

2. Розрахунок теплотраси

2.1 Розрахунок гарячої гілки теплотраси

2.1.1 Розрахунок діаметру трубопроводу

2.1.2 Розрахунок втрат тепла з поверхні трубопроводу

2.1.3 Втрати тепла з гарячої гілки теплотраси

2.1.4 Критичний діаметр ізоляції

2.2 Розрахунок холодної гілки теплотраси

2.2.1 Розрахунок діаметру трубопроводу

2.2.2 Розрахунок втрат тепла з поверхні трубопроводу

2.2.3 Втрати тепла з холодної гілки теплотраси

2.2.4 Критичний діаметр ізоляції

3. Розрахунок котла

3.1 Розрахунок втрат тепла з поверхні котла

3.2 Визначення товщини ізоляції котла

3.3 Внутрішній баланс котла

3.3.1 Знаходження конвективної складової балансу

3.3.2 Розрахунок степеня чорноти димових газів

3.3.3 Розрахунок променевої складової балансу

3.4 Розрахунок фактичних розмірів котла

Література