1 Організація виконання курсової роботи

Курсову роботу студенти виконують під керівництвом викладача кафедри теплоенергетики, який проводить консультації по роботі в певний час в спеціально відведеній аудиторії.

Кожен студент, отримавши завдання за спеціальною формою (дод.1) і визначивши свій шифр, який відповідає останнім двом цифрам номера залікової книжки, виконує курсову роботу відповідно до графіка (дод.2). Для її виконання передбачена кількість значень початкових даних, дозволяючи скласти 100 варіантів завдань з дод.3,4. Наприклад, шифр завдання складається з двох цифр. Перша вказує номер колонки в дод.3, з якої вибирають значення початкових дев'яти параметрів, друга цифра – номер колонки в дод.4, з якої вибирають значення решти параметрів.

У всіх варіантах гарячим теплоносієм є продукти горіння газоподібних палив, а холодним теплоносієм – сухе повітря.

При виконанні курсової роботи студенти можуть користуватися як методичними вказівками, так і додатковою літературою [1-9].

Робота має загальну для всіх варіантів назву: «Розрахунок газоповітряного рекуператора».

2 Проведення розрахунків

Розрахунки повинні виконуватися в певній послідовності з використанням відповідних формул і рівнянь.

2.1 Тепловий розрахунок рекуперативного теплообмінника

Тепловий розрахунок теплообмінника виконується за етапами в наступній послідовності:

- складається рівняння теплового балансу апарата і визначаються невідомі температури;

- визначається розрахунковий температурний напір між теплоносіями;

- визначається дійсна швидкість руху теплоносіїв;

- визначаються коефіцієнти тепловіддачі та теплопередачі;

- визначається необхідна площа поверхні нагріву теплообмінника;

- вибирається на цьому етапі розрахунку попередньо стандартний теплообмінник і уточнюються значення швидкостей та інших параметрів після розрахунку схеми компановки теплообмінника.

Тепловий розрахунок теплообмінника ґрунтується на сумісному вирішенні рівнянь теплового балансу і теплопередачі.

Рівняння теплового балансу служить для визначення кількості теплоти, що передається від гарячого теплоносія до холодного теплоносія.

З рівняння теплопередачі визначається площа поверхні теплообмінного апарату.

2.1.1. Визначення кінцевої температури гарячого теплоносія

2.1.1.1. Кількість теплоти, що сприймається холодним теплоносієм

, (2.1)

де - питома об'ємна ізобарна теплоємність холодного теплоносія, середня в інтервалі температур , .

Значення питомої об'ємної ізобарної теплоємності будь-якого газу, середньої в заданому інтервалі температур від до

, (2.2)

де , - значення питомої об'ємної теплоємності газу, середньої в інтервалі температур 0 - і 0 - .

Значення об'ємної ізобарної теплоємності для різних газів, середньої в інтервалі температур 0 – t, наведені в дод. 5.

2.1.1.2. Температура гарячого теплоносія в кінці апарату , ºС, визначається з рівняння теплового балансу

.

Отже

, (2.3)

де , - питома об'ємна ізобарна теплоємність гарячого теплоносія, середня в інтервалі температур .

Для визначення приймається, що продуктами горіння палива є суміш газів , та . Теплоємність газової суміші визначається за формулою

, (2.4)

де - об'ємні частки компонентів газової суміші гарячого теплоносія,

- питомі об'ємні теплоємності кожного компонента суміші, які визначаються з дод. 5.

Для визначення кожного компоненту продуктів горіння палива за формулою (2.2) слід заздалегідь задатися значенням . При виборі керуються наступним. Наприклад, об’ємна витрата гарячого теплоносія м³/с, а об’ємна витрата холодного теплоносія м³/с, тобто об'ємна витрата гарячого теплоносія на 20% більше, ніж холодного. Отже, можна припустити, що зміна температури гарячого теплоносія повинна бути приблизно на 20% менше, ніж холодного. Якщо температури холодного теплоносія на вході до рекуператора і виході з рекуператора дорівнюють відповідно ºС і ºС, можна визначити, на скільки нагрівся холодний теплоносій: ºС.

Якщо приблизно на 20% менше ніж , то гарячий теплоносій охолодиться приблизно на 260 ºС, тоді за попередніми розрахунками температура гарячого теплоносія на виході з рекуператора буде приблизно