Исследование термодинамических процессов

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

И РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Вариант № 111

 

 

Консультант Фанакова Н.Н.

Студент гр.БМА-14-31 Абат Д. Б.

 

 

Содержание

 

Реферат

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

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

1.4 Политропный процесс с показателем политропы

1.5 Политропный процесс с показателем политропы

1.6 Политропный процесс с показателем политропы

1.7 Политропный процесс с показателем политропы

1.8 Политропный процесс с показателем политропы

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

 

Реферат

 

Курсовая работа содержит пояснительную записку на 49 листах формата А4, включающую 6 рисунков, 2 таблицы и 3 литературных источника.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ГАЗОВАЯ СМЕСЬ, ТЕПЛОТА ПРОЦЕССА, РАБОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ, ПОКАЗАТЕЛЬ ПОЛИТРОПЫ, ТЕПЛООБМЕН, РЕКУПЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ, ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ, ПРЯМОТОЧНОЕ И ПРОТИВОТОЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ.

В курсовой работе рассмотрены вопросы исследования и термодинамических процессов и расчета теплообменного аппарата. По результатам расчетов построены P-v и T-S диаграммы для заданных термодинамических процессов и получены конструктивные размеры теплообменного аппарата.

 

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

– теплоемкость политропная, ;

– теплоемкость изохорная, ;

– теплоемкость изобарная, ;

– знак дифференциала;

– энтальпия удельная, ;

– показатель адиабаты;

– работа удельная термодинамическая (закрытой системы), ;

– работа удельная потенциальная (открытой системы), ;

– показатель политропы;

– давление, Па;

– теплота удельная, ;

– газовая постоянная, ;

– энтропия удельная, ;

– термодинамическая (абсолютная) температура, К;

– температура, ºС;

– внутренняя энергия удельная, ;

– объем удельный, ;

– коэффициент распределения энергии;

– знак элементарной величины;

– знак изменения конечной величины;

– тепловая мощность, ;

– внутренний диаметр кожуха аппарата, ;

– число трубок в теплообменнике;

– длина секции, ;

δнак –толщина слоя накипи или отложений, ;

δс – толщина стенки трубок, ;

λ – коэффициент теплопроводности,

dн, dв – соответственно наружный и внутренний диаметр трубок, ;

η – коэффициент использования теплоты;

w – скорость теплоносителя, ;

ρ – плотность, ;

dэ – эквивалентный диаметр, ;

ν – коэффициент кинематической вязкости, ;

β – коэффициент объемного расширения, 1/К;

α – коэффициент теплоотдачи, ;

k0 – коэффициент, определяемый по величине числа Рейнольдса;

– число Нуссельта;

– число Рейнольдса;

– число Грасгофа;

– число Прандтля;

F – поверхность теплообмена, ;

К – коэффициент теплопередачи, ;

– площадь поверхности трубок одной секции, ;

– число секций теплообменника.

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.

Исходные данные для термодинамических расчетов

 

1 кг газовой смеси в распределительной газовой сети (в емкости хранения сжиженных нефтяных газов, в газовом пространстве резервуара для нефти) в зависимости от состава совершает термодинамические процессы от состояния 1 до состояния 2 с показателями .

Температура

Объем газовой смеси во всех процессах изменяется в раз.

Смесь обладает свойствами идеального газа.

Начальное (в состоянии 1) давление .

Определить основные параметры газовой смеси в состоянии 1 () и состоянии 2 (), изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии смеси, работу, внешнюю теплоту процесса, коэффициент распределения энергии в процессах.

 

Состав газовой смеси по объему:

 

 

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

 

 

Исходные данные

В одноходовом кожухотрубном теплообменном аппарате горячий теплоноситель движется в межтрубном пространстве и охлаждается от температуры 145˚С до 85˚С.

Внутренний диаметр кожуха аппарата D = м. Внутренний диаметр трубок = Наружный диаметр трубок = Холодный теплоноситель движется внутри металлических трубок. Холодный теплоноситель нагревается от 10 ˚С до 55 ˚С.

Число трубок в теплообменнике n = 49. Трубки теплообменника с внутренней стороны покрыты отложениями (накипью) толщиной δ_нак = м. Тепловая мощность, вносимая в ТОА, Q_вн = 420 кВт. Потери теплоты в окружающую среду составляют (1 – η)·100=(1-0,96) ·100 = 4 %.

Определить поверхность нагрева F и число секций N теплообменника. Длина секции l_c = 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 – мазут;

λ_с = кВт/(м·К);

λ_нак = кВт/(м·К).

Все расчеты были выполнены в соответствии с методическими указаниями [2].

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ