Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Расчет теплопередачи со сложным теплообменом на поверхностях




Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Порядок решения задачи

1. Представить цикл в P-v и h-s- диаграммах.

2.Привести схему установки и нанести узловые точки цикла на схему. Указать назначение каждого процесса (1-2, 2-3 и т.д.), его характер (адиабатный, изобарно-изотермический) и т.д.).

3. Определить параметры p, t, h, s, x в узловых точках цикла с использованием рис.4 таблиц [3] и занести в табл.4 Рассчитать подводимую теплоту (q1), отводимую теплоту (q2), работу турбины (lт), работу насоса (lн), работу цикла (l), термический КПД цикла (ηt).

5. Показать цикл Карно в p-v и T-s – диаграммах для интервала давлений р5÷р6. Сравнить термический КПД цикла Ренкина (ηt) с термическим КПД цикла Карно (ηtк).

6. Ответить на вопросы:

- Почему цикл Карно не используется в паротурбинной установке?

- Как зависит термический КПД цикла Ренкина (ηt) от параметров пара на входе в турбину p5, t5, от давления в конденсаторе p6?

0,04
№ вар. P5, бар t5 оС P6, бар

Способы повышения КПД паротурбинных установок

Такими способами являются: применение промежуточного перегрева пара (задача № 1), регенерации тепла (задача № 2), а также совместная выработка электроэнергии и тепла на теплофикационных паротурбинных установках (задача № 3). При решении данных задач представляется возможность разобраться с системой КПД для оценки эффективности реальных циклов паротурбинных установок.



Решение данных задач не обязательно, но желательно в целях повышения уровня знаний по дисциплине.

Рис.5 Рис 6

На рис. 5. и 6. представлены схема и цикл паротурбинной установки с промежуточным перегревом пара.

Дано:параметры пара перед СВД: р1 = 100 бар, t1=550 оС; параметры пара на входе в СНД: p3=30 бар, t3=t1; давление пара в конденсаторе p4=0,04 бар; КПД парового котла ηпк=0,9, внутренний относительный КПД обеих ступеней турбины одинаков ηoiτ=0,85, механический КПД ηм=0,98, КПД электрического генератора ηr=0,99.

Обозначения: ПК – паровой котел, П-пароперегреватель, ПП – промежуточный пароперегреватель, СВД, СНД – ступени высокого и низкого давлений турбины, К – конденсатор, ЭГ – электрический генератор, Н – насос.

Цифры на схеме соответствуют узловым точкам действительного цикла (рис. 2.6.).

Рассчитать:

- значения энтальпий (h) в узловых точках обратимого и действительного циклов;

- термический КПД обратимого цикла (ηt), внутренний КПД действительного цикла (ηi), электрический КПД (ηэ) турбогенераторной установки;

- потери тепла в паровом котле (qпотпк), в конденсаторе (qпотк );

- механические потери в ступенях турбины (l τпот.мех);

- потери в генераторе электрического тока (l τпот).

Записать уравнение теплового баланса и проверить тождество.

Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Задача № 2

На рис. 7 и 8 представлены схема и регенеративный цикл паротурбинной установки с одним отбором пара в смешивающий подогреватель.

Рис.7 Рис.8

Обозначения: ПК – паровой котел, П-пароперегреватель, Т – паровая турбина, ЭГ – электрогенератор, К – конденсатор, ПВ – подогреватель воды, Н – насос.

Цифры на схеме соответствуют узловым точкам обратимого цикла, представленного в T-s- диаграмме.

Дано:параметры пара перед турбиной: р1 = 140 бар, t1=550 оС; давление пара в конденсаторе p3=0,04 бар; давление отбора пара из турбины р25=6 бар.

Рассчитать: подводимую теплоту (q1), отводимую теплоту (q2), термический КПД обратимого регенеративного цикла (ηtрег).

Рассчитать термический КПД (ηt) цикла без регенерации (1-3-4). Сравнить с термическим КПД регенеративного цикла (ηtрег).

Задача № 3

На рис. 9 и 10 представлены схема и цикл теплофикационной паротурбинной установки с регулируемым отбором пара.

Рис. 9 Рис. 10

Обозначения: ПК – паровой котел, П-пароперегреватель, Т – паровая турбина, ЭГ – электрогенератор, ПТ – потребитель тепла, К – конденсатор, ПБ– питательный бак, Н – насос.

Цифры на схеме соответствуют узловым точкам обратимого цикла, представленного в T-s- диаграмме.

Дано:параметры пара перед турбиной: р1 = 180 бар, t1=550 оС; давление отбора пара p2=9 бар; давление пара в конденсаторе р3=0,04 бар; расход пара, поступающего на турбину, G=280 кг/с; расход пара, направляемого потребителю Gотб=160 кг/с; температура возвращаемого потребителем конденсата tк=100 оC при давлении p2=9 бар.

Рассчитать:

- значения энтальпий в узловых точках цикла;

- теоретическую мощность обратимого цикла (Nt, кВт);

- теплоту, переданную потребителю (Qпотр, кВт);

- подводимую теплоту в обратимом цикле (Q1, кВт);

- коэффициент использования тепла (К) обратимого цикла теплофикационной паротурбинной установки;

- термический КПД обратимого цикла без теплофикационного отбора пара (ηt).

Рассчитать:

- значения энтальпий в узловых точках цикла;

- теоретическую мощность обратимого цикла (Nt, кВт);

- теплоту, переданную потребителю (Qпотр, кВт);

- подводимую теплоту в обратимом цикле (Q1, кВт);

- коэффициент использования тепла (К) обратимого цикла теплофикационной паротурбинной установки;

- термический КПД обратимого цикла без теплофикационного отбора пара (ηt).

Сравнить коэффициент использования тепла (К) теплофикационного цикла с термическим КПД (ηt) цикла без теплофикационного отбора пара и сделать выводы.

Задача № 5

По стальному теплоизолированному трубопроводу, расположенному на открытом воздухе, передается горячий теплоноситель.

Толщина стенки трубы δ=3мм, коэффициент теплопроводности стали λ=50 Вт/(м· К). Температура окружающего воздуха t ж=20 оC, коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху α=10Вт/м2·К. остальные данные. Необходимые для расчета: внутренний диаметр трубы (d1), температура на внутренней поверхности стальной трубы (t1), толщина слоя изоляции (δиз) и коэффициент теплопроводности изоляции (λиз) даны в табл.9 по вариантам.

Рассчитать:

- температуру на поверхности изоляции(tиз).

- температуру наружной поверхности стальной трубы (t2),

- суточную потерю тепла на участке трубы длиной 100м (Q,Дж).

Ответы выделить. Изобразить схематически график распределения температур по толщине стенки трубы и по толщине изоляции.

№ вар
d1, мм
t 1 ,оC
δиз, мм
λиз, Вт/м· К 0,09

Задача № 5

Шаровой калориметр из мрамора диаметром d=50 мм с начальной температурой tн охлаждается на открытом воздухе с температурой tж.

Свойства мрамора: коэффициент теплопроводности λ=3,5 Вт/(м К), удельная теплоемкость с=920 Дж/(кг К), плотность ρ=2800 кг/м3.

Постоянный коэффициент теплоотдачи в процессе охлаждения (α) и другие исходные данные приведены в табл. 14 по вариантам.

Определить, через какое время (τ1,с) температура в центре шарового калориметра (tц) достигнет заданного значения. Какая температура в этот момент времени будет на поверхности шарового калориметра (tп)?

Изобразить график распределения температуры по диаметру вала для моментов времени τ=0, τ= τ1, τ1=∞.

Определить полное количество тепла (Qп, Дж), отданное шаровым калориметром в процессе его охлаждения.

Таблица5

№ вар
tн ,оC
tж ,оC
α, Вт/(м2 К)
tц,, с 8,4

Задача № 5

Труба горячего воздуховода наружным диаметром d1 = 160 мм для уменьшения теплопотерь помещена в цилиндрический кожух внутренним диаметром d2 = 200 мм. Между трубой и кожухом находится спокойный воздух. Температура наружной поверхности воздуховода t1 и температура внутренней поверхности кожуха t2 даны в табл.5 по вариантам.

Рассчитать теплопотери через цилиндрическую прослойку воздуха для 1м длины воздуховода (ql, Вт/м). Учесть теплообмен излучением между поверхностями воздуховода и кожуха, приняв степени черноты ε1= 0,94, ε2 = 0,532.

Таблица5

№ вар
tc ,оC
tж1 ,оC

Задача № 5

Кипящая вода движется по трубе со скоростью (w). Температура внутренней поверхности трубы (tс), давление (ρ), скорость воды (w), внутренний диаметр трубы (d) приведены в табл.15 по вариантам.

Рассчитать средний коэффициент теплоотдачи ( ) от поверхности трубы к кипящей воде.

Таблица 15

№ вар
p, бар 10,03
d, мм
w, м/с 0,3
tc, оС

Рассчитать плотность потока тепла (q, Вт/м2) передаваемого излучением, от дымовых газов к поверхности труб пароперегревателя парового котла.

Трубы расположены в шахматном порядке, наружный диаметр труб d, продольный и поперечный шаги s1=s2=2d. Дымовые газы содержат 4 % водяных паров (Н2О) и 10 % углекислого газа (СО2) по объему. Общее давление газов ро=1 ат. Степень черноты поверхности труб εс=0,8.

Наружный диаметр труб (d), температура их поверхности (tс), средняя температура дымовых газов ( ) даны в табл. 20 по вариантам.

Таблица 20

№ вар
d,мм
, оС
tс, оС

Задача № 5

Трубчатый испаритель воды обогревается дымовыми газами. Давление воды р, температура воды на входе в испаритель равна температуре насыщения (ts) при давлении р, на выходе – сухой насыщенный пар.

Давление воды (р), температура дымовых газов на входе (t1') и на выходе из испарителя (t1''), а также расход газов (G1) даны в табл. 25 по вариантам.

Принять средний коэффициент теплопередачи от пара к воде через стенку трубы К=70 Вт/(м2 ·К). потерями тепла в окружающую среду пренебречь.

Определить расход воды (G2, кг/с) и площадь поверхности теплообмена испарителя (F, м2).

Представить график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.

Таблица 25

№ вар
p1, бар 5,6
t1' , оС
t1'', оС
G1, кг/с

 

Расчет теплопередачи со сложным теплообменом на поверхностях

Рекомендуется разобраться с данной темой на примере задач № 1 и № 2. Решение данных задач необязательно, но желательно в целях повышения уровня знаний по данной дисциплине.

Задача № 1

Рассчитать теплопотери (Q, Вт/м) через стенку горячей горизонтальной трубы в окружающую среду (к спокойному воздуху).

Диаметр трубы d2/d1=150/140 мм, коэффициент теплопроводности стали λс=50 Вт/(м·К), температура на внутренней поверхности трубы t1 = 90 оС, степень черноты наружной поверхности трубы εс=0,9, температура воздуха tж =10 оС.

Задача № 2

Рассчитать теплопотери (Q, Вт/м) из помещения в окружающую среду через оконный проем с двойным стеклом (рис. 1.)

Рис. 1

Температуры на поверхностях стекла: t1 = 10 оС, t4 = -20 оС; толщина стекла δс= 3 мм, ширина воздушного зазора между стеклами δ= 15 см. Площадь поверхности оконного проема F= 2 · 1,5 м2. Степень черноты стекла εс = 0,937, коэффициент теплопроводности стекла λс = 0,74 Вт/(м ·К).

Задача № 5

Трубный пучок с коридорным расположением стальных труб омывается поперечным потоком дымовых газов. Наружный диаметр труб (d), скорость (w) и средняя температура воздуха ( ) даны в табл.5 по вариантам.

Температура наружной поверхности труб tс= 90 оС. Продольный и поперечный шаги трубного пучка s1=s2=2d.Число рядов n= 10, число труб в ряду m= 20, длина труб l = 6м.

Определить средний коэффициент теплоотдачи для коридорного пучка ( ) и конвективный тепловой поток (Q, Вт), передаваемый от газов к поверхности труб.

Таблица 10

№ вар
d, мм
w, м/с
, оС

 




Читайте также:



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (804)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.028 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7