МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої НАУКИ
УФИМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АВІАЦІЙНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет авіаційних двигунів
Кафедра авіаційної теплотехніки та теплоенергетики
Розрахунково-графічна робота
Розрахунок підігрівача води вихлопними газами ВМД
Група ТЕМ - 505
Студент Азнабаева А.З.
Уфа +2014
1. Розрахунок підігрівача води вихлопними газами ВМД
Вихідні дані:
=5,267 кг/с - витрата газу в міжтрубному просторі;
=624 K (351оC) - температура газу на вході в теплообмінник;
=113000 Па - тиск на зрізі сопла на вході в теплообмінник;
=116,3 - швидкість газу на зрізі сопла;
Fc=0,062 м2 (?=0,28 м) - площа сопла на зрізі;
=сто одна тисяча триста двадцять-п'ять Па - тиск за теплообмінником;
=327 К (54оC) - температура газу за теплообмінником;
=4 · 105 Па - тиск води (температура кипіння Тк=143оС);
=10оС - температура води на вході в теплообмінник;
=110оС - температура води на виході з теплообмінника;
=0,09 м/с - швидкість води в трубках;
=0,0148 м - зовнішній діаметр трубок;
=0,0002 м - товщина металу стінки трубок;
=0,00025 м - товщина сталевого листа оребрения трубок;
=0,001 м - зазор між ребрами;
=0,001 + 0,00025=0,00125 м - крок оребрення;
? металу=16 Вт/(м? К) - коефіцієнт теплопровідності металу.
2. Схема теплообмінника
Розташування трубок шахове.
число ходів води, прийнято=2, число ходів газу, прийнято=1.
Рис. 1. Схема ходів теплоносіїв
Розрахунок геометрії пучка трубок
Задаємося: діагональним кроком трубок і параметром.
Крок трубок поперечний:
=1,7 · 0,0148=0,02516 м.
Крок трубок поздовжній
=м.
Висота ребра по ходу газу
== 0,00635 м.
Висота ребра поперечна
== 0,00518 м.
Приймемо середню висоту ребра як
=0,00559 м.
осредненному діаметр видавок в обребрена для забезпечення зазору між пластинами
.
Коефіцієнт захаращення фронту теплообмінника трубками і ребрами (штирі - видавкі поза вузьких перетинів)
=0,329.
Рис. 2. Геометрія пучка труб і оребрення
3. Розрахунок переданої теплоти в теплообміннику по падінню температури газу
=5,267 · 1051,4 · (624-327)=1644704 Вт,
де=1004,8 · (1 + 0,000229 · (351 + 54)/2)== 1051,4 Дж/(кгК).
Необхідна ефективність теплообмінника по вихідним параметрами (за мінімальним водяному еквівалента - теплоємності секундного витрати)
=== 0,871.
Потрібних витрата води
== 3,928 кг/с.
Середня температура води
== 333 К (60 оС).
Середня температура газу
== 475,5 К (202,5 ??оС).
Рис. 3. противоточную схема течії теплоносіїв
среднелогаріфміческая температурний напір для чистої противоточной схеми
=115,8 оС.
Для обраної схеми теплообмінника вводиться поправка
,
де == 2,97, == 0,29.
З графіка рис. 4 по R=2,97 і P=0,29 знаходиться=0,76.
Рис. 4. Залежність поправки? від параметрів P і R і від схеми течії теплоносіїв
Точне значення? розраховується за формулою
=
== 0,93.
среднелогаріфміческая температурний напір перехресної схеми
=115,8 · 0,93=107,7 оС.
Число Рейнольдса в трубках
=2776,9,
де приймаємо з таблиць, або за формулою (при tв=60 оС)
=4,667 · 10-7 м2/с,
де== 0,06.
Таблиця 1 Залежність теплофізичних властивостей води від температури
Pr 0-0,085213,00,569100,08239,280,587200,20676,940,604300,30565,390,618400,3894,30,632500,46233,540,643600,52882,960,654700,592,530,662800,64732,20,670900,70181,940,6761000,7521,750,6831100,8081,60,6851200,8641,470,6861300,9191,370,6861400,9721,260,685
Число Нуссельта в трубах
== 23,1
де вибираємо з таблиці в залежності від температури води tв (при tв=60 оС ...
