Комплексное проектирование водно-воздушного теплообменника системы аварийного охлаждения контура охлаждающей воды теплового двигателя

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    63,87 Кб
  • Опубликовано:
    2014-03-27
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Комплексное проектирование водно-воздушного теплообменника системы аварийного охлаждения контура охлаждающей воды теплового двигателя

Содержание

 

Задание

1. Объем курсового проекта

1.1 Пояснительная записка к курсовому проекту

2. Определение параметров охлаждающей и охлаждаемой сред по уравнению теплового баланса

4. Аэродинамический расчет теплообменного аппарата

5. Гидравлический расчет теплообменного аппарата

6. Выбор моделей вентиляторов и насосов

7. Описание конструкции и обоснование выбора отдельных элементов аппарата

Список литературы

Задание

Наименование

Обозначение

Размерность

Численное значение

Мощность теплового потока

Расход воды в первом контуре

Расход воздуха во втором контуре

Длина кожуха

Высота кожуха

Длина труб теплообменника

Количество трубок в ряду

-

25

Количество рядов

-

6

Наружный диаметр трубок

16

Внутренний диаметр трубок

Температура охлаждающего воздуха на входе в ТО

Температура воды охлаждающего контура ТД а входе в ТО

Вид труб

-

-

трубки имеют оребрение



1. Объем курсового проекта


1.1 Пояснительная записка к курсовому проекту


1.       Описание конструкции и обоснование выбора отдельных элементов аппарата.

2.       Тепловой расчёт аппарата.

.        Аэродинамический расчёт аппарата.

5.       Комплект нормативно-технической документации, включая 2 листа формата А1 и спецификацию с изображением всех необходимых для полного представления по конструкции видов, разрезов, сечений.

.        Список литературы.

2. Определение параметров охлаждающей и охлаждаемой сред по уравнению теплового баланса

Наименование

Обозна- чение

Размерность

Расчетная формула или источник

Расчет

Результат

Теплоемкость охлаждаемой воды в первом приближении     Табл.11, /6/Принимается

4.174





Температура охлаждаемой воды на выходе в первом приближении  

33.69





 

Поскольку теплоемкость воды на участке температур от 0 до 70 практически не изменяется, а в пределах от 30 до 50 ее значение постоянно с точностью до тысячных, то подбор параметров охлаждаемой воды следует считать удовлетворительным.

Наименование

Обозна- чение

Размерность

Расчетная формула или источник

Расчет

Результат

Теплоемкость охлаждающего воздуха в первом приближении             Табл.9, /6/

Принимается

1.005





Температура охлаждающего воздуха на выходе в первом приближении          

28.08





Поскольку теплоемкость воздуха на участке температур от 10 до 60  не изменяется (с точностью до тысячных), то подбор параметров охлаждаемой воды следует считать удовлетворительным.

3. Конструкторский расчет теплообменного аппарата

Наименование

Обозна чение

Размерность

Расчетная формула или источник

Расчет

Результат

Средняя температура охлаждаемой воды в теплообменнике

51.84





Средняя температура охлаждающего воздуха в теплообменнике        

19.04





Среднелогарифмическая разность температур охлаждаемой воды и охлаждающего воздуха     


.97






 

Плотность охлаждаемой воды

Табл.11, /6/-987.08





Принимаемое количество труб в одном ходу

-Принимается-13





Площадь живого сечения для прохода воды

0.002





Количество змеевиков       -Принимается

-8





 

Действительная скорость воды в трубах

0.974





Коэффициент кинематической вязкости охлаждаемой воды

-Табл.11, /6/-0.542





Критерий Прандтля для охлаждаемой воды

Табл.11, /6/-3.44





Коэффициент теплопроводности

Табл.11, /6/-





Критерий Рейнольдса для охлаждаемой воды            

22519.11





 

Коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой воды к стенке трубки

4457.043





Коэффициент кинематической вязкости охлаждающего воздуха

-Табл.9, /6/-14.974





Критерий Прандтля для охлаждающего воздуха

Табл.9, /6/-0.703





Удельный вес охлаждающего воздуха

Табл.9, /6/-1.209

Принимается-20





Площадь живого сечения пучка для прохода воздуха

4.75





Площадь сечения одного межреберного канала в поперечном ряду пучка     





 

Полная площадь поверхности ребристой трубы

2.135





Площадь поверхности неоребренных участков трубы

0.197





Полная площадь поверхности ребер

1.938





Боковая поверхность ребер

1.909





Коэффициент оребрения

-10.83





Количество ребер на трубе (расчетн.)

-687.5





Количество ребер на трубе              -Принимается

-688





Длина обтекания ребристой трубы               

0.0353





 

Критерий Рейнольдса для охлаждающего воздуха

47128.79





Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к воздуху          

.49






 

КПД ребра

-Рис.2.22, /3 /-0.63





Эффективность ребристой поверхности

-0.664





Коэффициент теплопередачи

3843.38





Поверхность нагрева         

20.299





 

Количество труб (расчетн.)

-104.48





Количество труб  -Принимаем

-104





Количество змеевиков в горизонтальном ряду          -Принимаем

-2





 

Зазор между змеевиками

Принимаем-0.07





Ширина внутренней части аппарата

1.5





Высота внутренней части аппарата

0.315





Длина аппарата (габаритная)

4.32





теплообменник тепловой двигатель охлаждающий

4. Аэродинамический расчет теплообменного аппарата


Наименование

Обозначение

Размер ность

Расчетная формула или источник

Расчет

Результат

Критерий Рейнольдса для охлаждающего воздуха

-47128.79





Коэффициент

j

 

s1-d s2-d

-

1

 Коэффициент формы коридорного пучка Cs                        

0.659



 

Поправка на число рядов

-Рис. V-II, /2/-1.14





Коэффициент сопротивления ряда -

0.482





 

Коэффициент сопротивления пучка





Плотность воздуха

Табл.9, /6 /-1.209





Сопротивление теплообменника

Па309.504






5. Гидравлический расчет теплообменного аппарата

Наименование

Обозначение

Размер ность

Расчетная формула или источник

Расчет

Результат

Коэффициент гидравлического сопротивления при стабилизированном движении прямой трубе

-0.025





Коэффициент гидравлического сопротивления при движении прямой трубе

-0.0367





Коэффициент гидравлического сопротивления

-Табл.2.7, /3 /-0.5





Суммарное гидравлическое сопротивление

Па






6. Выбор моделей вентиляторов и насосов


По данным условия, а также по результатам приведенных выше расчетов произведем подбор оборудования, осуществляющего и регулирующего подачу сред в теплообменный аппарат.

Табл. 6.1 Технические характеристики вентилятора ВР80-76-16-01

Мощность двигателя, кВт

Производительность, м3/ч Частота вращения, об. /мин. Полное давление, ПаГабаритные размеры, ммМасса, кг

55.5

60-120

650

1700-1100

2735


Конструктивно предусмотрена установка 4-х устройств подобного рода

 

Табл. 6.2 Технические характеристики насоса КМ-80-50-200

Мощность двигателя, кВт

Рабочая зона по подаче, м3

Частота вращения, об. /мин.

Напор опт. м

Доп. кавитационный запас, м

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

Dy вс., мм

Dy нагн., мм

15

35…70

3000

50

3.5

1958050





7. Описание конструкции и обоснование выбора отдельных элементов аппарата


Теплообменный аппарат водо-воздушного теплообменника используется в системе охлаждения контура охлаждающей воды системы аварийного охлаждения контура охлаждающей воды теплового двигателя (рис.7.1.). Использование в качестве охлаждающей среды воды в ряде случаев дает неудовлетворительный результат из-за низкого ее качества и (или) дороговизны очистки. Так, на морской нефтяной платформе Д-6 данные системы охлаждения были заменены на водо-воздушные теплообменные аппараты, поскольку в качестве охлаждающей среды использовалась забортная морская вода, являющаяся агрессивной по отношению к материалу труб средой. Был получен весьма ощутимый экономический эффект. Поэтому применение подобных устройств получает все более широкое применение.

Рис. 7.1 Система охлаждения контура охлаждающей воды системы аварийного охлаждения контура охлаждающей воды теплового двигателя

Основой конструкции является цельносварной корпус 1 () на котором при помощи уголков 13 крепятся трубные доски 3, кожух вентилятора 5. Сверху имеется крышка корпуса 7, а по бокам - две торцевые крышки 8, которые служат внешними стенками теплообменного аппарата. Специальной теплоизоляции не предусмотрено, поскольку предполагается, что аппарат будет использоваться в зоне умеренного климатического пояса, а температуры воды и воздуха по условиям расчета не превышают . Кроме того, дополнительное охлаждение воды окружающей среды является, безусловно, положительным фактором.

Отсутствие вибраций, которые могли бы вызвать ослабление креплений, достигается при помощи ребер жесткости, приваренных к корпусу изнутри.

В днище корпуса имеется вырез прямоугольной формы со скругленными концами, через который осуществляется подача воздуха от вентиляторов 6 к поверхностям теплообмена.

В торцевых крышках 8 имеется по два выреза, предназначенных для расположения в них концов змеевиковых труб, выходящих к коллекторам 4, по которым осуществляется подвод и отвод воды. Предполагается, что внешний корпус разборной конструкции, поэтому верхняя и торцевые крышки крепятся на болтах 10 уголками 13. В боковой поверхности кожуха вентиляторов 5 имеются вырезы круглой формы, по два в каждом из них, в которых крепятся вентиляторы 6. Также, как и в корпусе аппарата, в кожухах имеются ребра жесткости.

Корпус кожухов сварной, состоит из гнутых стальных листов. Соединение кожухов с корпусом также болтовое.

Трубная часть теплообменного аппарата состоит из 8 змеевиков, составленных по два в ряд. Каждый из них состоит из 13 оребренных труб 2 длиной 4.25  внешним диаметром = 16 . Всего имеется 4 ряда, имеющих коридорное расположение . Оребренные трубы выполнены из алюминия. Выбор такого материала можно обосновать рядом причин.

Во-первых, температурная коррозия при имеющемся тепловом напоре невелика и существенно на долговечности труб не сказывается.

Во-вторых, высокий коэффициент теплопроводности  позволяет существенно уменьшить скорость течения воды в трубах, что имеет большое влияние как на выбор насосного оборудования, так и на срок службы теплообменного аппарата при тех же значениях мощности теплового потока, количества труб, а, следовательно, и габаритных размерах аппарата. Соединение труб в змеевике осуществляется с помощью U-образных переходников, вынесенных за трубную доску. Соединения с коллекторами фланцевые, фланцы находятся внутри внешнего корпуса теплообменного аппарата. Ребра диаметром толщиной  имеют шаг , привариваются к трубам.

К торцам аппарата подведены вертикально установленные коллекторы 4 , по которым осуществляется подвод воды из охладительного контура теплового двигателя и ее отвод из аппарата.

Внешний корпус установлен на 4 опорах 9, имеющих распорки для увеличения устойчивости конструкции.

Список литературы


1.       Анатолиев Ф.А. Теплообменные аппараты судовых паросиловых установок - Л.: Судпромгиз, 1963 - 498 с., ил.

2.       Аэродинамический расчет котельных установок: Нормативный метод. / Под ред.  С.И. Мочана. - Л.: Энергия, 1977 - 255 с., ил.

.        Бакластов А.М., Горбенко В.А., Данилов О.Л. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. - М.: Энергоатомиздат, 1986 - 328 с., ил.

.        Енин В.И. Компоновка и расчет морских паровых котлов. - М.: Транспорт, 1964. - 320 с., ил.

.        Копачинский П.А., Тараскин В.П. Судовые охладители и подогреватели жидкостей. - Л.: Судостроение, 1968. - 252 с., ил.

.        Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1980 - 288 с., ил.

.        Рысин Н.А. Вентиляционные установки. - М.: Машиностроение, 1980. - 587с., ил. Судовые центробежные насосы. Каталог изделий Московского насосного завода им.М.И. Калинина. - М.: Цинтихимнефтемаш, 1982. - 32 с., ил.

.        Тепловой расчет котельных агрегатов: нормативный метод. / Под ред.  Н.В. Кузнецова. - М.: Энергия, 1973 - 296 с., ил.

Похожие работы на - Комплексное проектирование водно-воздушного теплообменника системы аварийного охлаждения контура охлаждающей воды теплового двигателя

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!