Расчет газовоздушного теплообменника

                                 Федеральное агентство по образованию            

                Государственное образовательное учреждение высшего          

                                 профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет »

                       Институт экологических систем и сооружений 

                        Кафедра: отопления и вентиляции

                           Курсовая работа по дисциплине

                                   «Тепломассообмен»      

                      Расчет газовоздушного теплообменника

Выполнил студент:    Романов В. Н.

                               4курс. Заочное отделение. Группа 7/08-2.

Проверил преподаватель: Казаков Г. А. 

                                      г. Нижний Новгород

                                                2011 год.

                                                          План:

1.       Данные для расчета.

2.       Тепловой расчет.

    2.1. Расчет дымовых газов.

    2.2. Расчет подогреваемого воздуха.

    2.3. Расчет коэффициента теплопередачи.

    2.4. Расчет температурного напора.

    2.5. Расчет геометрических параметров

3.       Гидравлический расчет.

3.1. Гидравлический расчет прохождения дымовых газов.

3.2. Гидравлический расчет прохождения подогреваемого воздуха.

4.       Обоснование выбора курсового задания.

    Воздух поступая в воздухоподогреватель со скоростью V2= 7 м/с нагревается от t'2 =15°С до t''2 =115°С. По трубам, d2/d1 = 57/ 51 мм, λст= 45 Вт/м°С, воздухоподогреателя движутся дымовые газы со скоростью V1= 15 м/с, в результате передачи температуры дымовые газы охлаждаются от  t'1 =340°С до t''1 =150°С. Трубы расположены в шахматном порядке с шагом S1=S2=1,3*d2. Колличество передаваемой теплоты Q = 360 кВт.

Производим тепловой расчет.

     Находим среднеарифметическую температуру дымовых газов: t1=( t'1 + t''1)/2= 245°С

Физические св-ва дымовых газов, при t1=245°С соответствуют: ρ1=0,689кг/м³,

                                                                                                                                                 -6                                                                        -2

Ср1=1,108кДж/(кг°С), vж1=38,7*10 м²/с, Prж1=0,661, λж1=4,38*10  Вт/(м*°С)

Находим число Рейнольдса: Reж1=(V1*d1)/vж1=19790

                                                                                                                                                       0,8          0,43

Находим число Нуссельта: Nu1=Reж1* Prж1=48,1

Находим коэффициент теплоотдачи: α1= Nu1(λж1/d1)=41,3 Вт/м²°С

     Находим среднеарифметическую температуру подогреваемого воздуха:

         t2=( t'2 + t''2)/2=65°С

Физические св-ва подогреваемого воздуха, при t2=65°С соответствуют: ρ2=1,045кг/м³,

                                                                                                                                                 -6                                                                         -2

Ср2=1,007кДж/(кг°С), vж2=19,5*10 м²/с, Prж2=0,695, λж2=2,93*10  Вт/(м*°С)

Находим число Рейнольдса: Reж2=(V2*d2)/vж2=20462

                                                                                                                                                                      0,6      

Находим число Нуссельта: Nu2=0,41*Reж2*ξ=158  

                                                                                                                                                                                                                                                1/6

Трубы находятся в шахматном порядке и S1=S2, ξ=(S1/S2) =1

Находим коэффициент теплоотдачи: α2= Nu2(λж2/d2)=81,3 Вт/м²°С

     Производим расчет коэффициента теплопередачи:

         К=1/((1/α1)+(δ/λ)+(1/α1))= 27,4 Вт/м²°С

     Производим расчет температурного напора:

         Δtл=(Δtб+Δtм)/ln(Δtб/Δtм)=176,2°С

           Δtб=(t1'' - t2')=135°С                 Δtм=(t1' - t2'')=225°С

Находим поправку ξ:

           Р=(t2'' - t2')/(t1' - t2')=0,31

           R=(t1' - t1'')/(t2'' - t2')=1,9

           ξ=0,99

Производим расчет температурного напора в соответствии с поправкой:

          Δt=Δtл*ξ=174,4°С

     Производим расчет геометрических параметров воздухоподогревателя.

Находим площадь поверхности теплообмена:

            F=(Q*10³)/(K*Δt)=75,4м²

Находим общее число труб n, предварительно находим расход теплоносителя G:

            G1=Q/(Ср1(t1' - t1''))=1,71кг/с

              G2=Q/(Ср2(t2'' - t2'))=3,57кг/с

              n=4G1/(ρ1πd1²V1)=81

Находим длинну трубы в одном ходе:

              L1=F/(2πd1n)=2,9м

Полная длинна трубы составляет:

              L=2*L1=5,8м

Находим площадь живого сечения для прохода воздуха:

           f=G2/(ρ2V2)=0,49м²

Находим число труб, расположенных поперек воздушного потока n1:

               n1=f/(L1*(S1 – d2)=10

Находим число труб, расположенных вдоль потока воздушного потока n2:

               n2=n/n1=8

     Производим гидравлический расчет.

   Производим гидравлический расчет прохождения дымовых газов.

                                                                                                                                                                                                                                0,25 

Определяем коэффициент сопротивления трения:            ξ1=0,3164/Re1 =0,03

Находим сопротивление трения:  ΔРт1= ξ1(1/d1)(ρ1V1²/2)=235,5Па

Определяем местные потери: ξм1=2*1,5=3             ΔРм1= ξм1(ρ1V1²/2)=232,5Па

Находим общие потери:   ΔР1=ΔРт1+ΔРм1=468Па

Находим мощность, необходимую для переноса дымовых газов: η=0,5

                     N1=(ΔP1*G1)/(ρ1*η*10³)=2,3 kBт

     Производим гидравлический расчет прохождения подогреваемого воздуха.

                                                                                                                                                                                                                                                                                  - 0,28 

Определяем коэффициент сопротивления трения:   m=2*n2=16         ξ2=(4+6,6m)*Re2 =7

Находим сопротивление трения:  ΔРт2= ξ2(ρ2V2²/2)=179,15Па

Определяем местные потери: ξ'м2=2*1,5=3       ξ''м2=2,5      ξм2=ξ'м2+ξ''м2=5,5             

                        ΔРм2= ξм2(ρ2V2²/2)=140,85Па

Находим общие потери:   ΔР2=ΔРт2+ΔРм2=320Па

Находим мощность, необходимую для переноса дымовых газов:

                     N2=(ΔP2*G2)/(ρ2*η*10³)=2,2 kBт

Обоснование выбора курсового задания.

При сжигании многих видов топлива, для более полного его сгорания и лучшей теплоотдачи, необходим потогрев подаваемого топлива и воздуха. При этом необходима экономия энергии. Но т.к. большое колличество энергии выбрасывается ввиде дымовых газов, то в данной курсовой работе производится расчет воздухоподогревателя, где в качестве теплоносителя используются дымовые газы, что приводит к энерго экономии.