«Құбыр ішінде құбыр» типті жылуалмастырғыш есебі

Мазмұны

1 Курстық жұмыстың берілгені 3
2 Кіріспе 4
3 «Құбыр ішінде құбыр» типті жылуалмастырғыш есебі 13
3.1 Қондырғының жылулық есебі 13
3.2 Құрастыру есебі 20
3.3 Гидравикалық есеп 21
3.4 Механикалық есеп 22
4 Қорытынды 24
5 Қолданылған әдебиеттер 25

Жылуалмасу үрдістері қазіргі күннің техникасында үлкен рөл атқарады. Жылуалмасу процестеріне қыздыру, булану, суыту және конденсация жатады. Жылутасымалдағыш ретінде газдар, бу және сұйықтықтар қолданылады.
Вентиляция және қыздыру қондырғыларына ыстық жылуалмастырғыш ретінде ыстық су кең қолданыс тапты. Ыстық су арнайы су қыздыру қоймаларында, өндірістік технологиялық аграгаттарында, немесе ЖЭС – дегі су қыздыру қондырғыларында дайындалады. Ыстық суды жылутасымалдағыш ретінде құбыр арқылы алыс қашықтықтарға тасылмалдауға болады. Жақсы изоляцияланған құбырларда судың температурасы 10 С – қа ғана төмендейді. Судың жылутасымалдағыш ретіндегі артықшылығы бұл оның жылуалмасу коэффицентінің жоғарылығы.
Бірақ жылу жүйелеріндегі ыстық су өндірістік жылутасымалдағыштарда аз қолданылады, өйткені жылу беру мерзімінде (қыста), оның температурасы тұрақсыз 70 – 1300 С – ға дейін өзгеріп отырады, ал жазда жылу жүйелері мүлдем жұмыс атқармайды.
Жоғары температуралы жылутасымалдағыштарға қойылатын негізгі талаптар: атмосфералық қысымда жоғары қайнау температурасына ие болу, жоғары жылуалмасу интенсивтілігі, қату температурасының төмендігі, коррозиялық активтілігінің аз болуы, токсикацияның аздығы, жарылыс қауіпсіздігі, өртену қауіпсіздігі, термиялық тұрақтылығы және бағасының төменділігі.
Жылуалмасу проесіне екі не одан да көп орта қатысады. Олардың температуралары әр түрлі. Жоғары температуралы орта бұл - жылуалмасу кезінде жылу беретін орта, яғни ыстық жылутасымалдағыш болып табылады. Ал температурасы төмен орта, яғни жылуды қабылдайтын орта бұл - суық жылутасымалдағыш. Жылуалмасу процессінің қозғаушы күші жылутасымалдағыштардың температураларының айырмасы болып табылады.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1 Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: ВЗ-х. Т.1.-М.: Машиностроение, 1982.-736 б.
2 Бакластов А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассобменных установок/ А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г. Удыма ; Пол. ред. А.М. Бакластова. –М.: Энергоиздат, 1981-336 б.
3 Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник/Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцев и др.; под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина.- М.:Энергоиздат, 1982.-512 б.
4 Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. –М.: «Энергия», 1973.-320 б.
5 Орысша-қазақша сөздік

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым Министрлігі
Шәкәрім атындағы Семей Мемлекеттік Университеті
Инженерлік-технологиялық факультет

Техникалық физика және
жылуэнергетика кафедрасы

Курстық жұмыс
(жұмыстың аталуы)

Жылу динамикасы және жылумасса алмасу
(пән аты)

Құбыр ішінде құбыр жылуалмастырғышының жылулық есебі
(жұмыс тақырыбы)

Орындаған: Калиева Ұ.Б.
Тексерген: __________

Студент ________________________________ Жетекші:
Мухамедов Н. Е

(жетекшінің аты-жөні)
_________ _______________ __________
__________ _______________
(қолы) (студенттін аты – жөні)
(қолы)
(күні)

_____________ ____________
(баға) (күні)

Комиссия _____________ __________
(қолы) (Аты- жөні)
_____________ _____________
(қолы) (Аты- жөні.)

Семей
2013

Мазмұны

1 Курстық жұмыстың берілгені 3
2 Кіріспе
4 3 Құбыр ішінде құбыр типті жылуалмастырғыш есебі
13
3.1 Қондырғының жылулық есебі
13
3.2 Құрастыру есебі
20
3.3 Гидравикалық есеп
21
3.4 Механикалық есеп
22
4 Қорытынды
24
5 Қолданылған әдебиеттер
25

Берілгені
Құбыр ішінде құбыр типті жылуалмастыру қондырғысында ыстық
жылутасымалдағыш (су) ішкі құбырмен қозғалады, ал суық жылутасымалдағыш
(су) құбыр аралығындағы шеңберлі арнамен қозғалады. Жылутасымалдағыштардың
кіре берістегі өлшемдері тұрақты.
Жылутасымалдағыштардың температураларының өзгеру қатынасы жылу беру
бетінің барлық нүктелерінде тұрақты.
1.1 кесте – Құбыр ішінде құбыр типті жылуалмастыру қондырғысы үшін
, D, dc, dіш мәндері.
Ыстық Ыстық Суық жылутасымалСыртқы Ішкі Ішкі
жылутасымалдағыжылутасымалдағыда ғыштың құбырдың құбырдың құбырдың
штың штың шығыны температура ішкі сыртқы ішкі
температура G1, кгсағ сы диаметрі диаметрі диаметрі
сы D, мм dс, мм dіш, мм
Кіре беріс Шыға беріс
t,1, 0С t,,1, 0С
Тура ағыс 2,0 м Мыс

Кіріспе

Жылуалмасу үрдістері қазіргі күннің техникасында үлкен рөл атқарады.
Жылуалмасу процестеріне қыздыру, булану, суыту және конденсация жатады.
Жылутасымалдағыш ретінде газдар, бу және сұйықтықтар қолданылады.
Вентиляция және қыздыру қондырғыларына ыстық жылуалмастырғыш ретінде
ыстық су кең қолданыс тапты. Ыстық су арнайы су қыздыру қоймаларында,
өндірістік технологиялық аграгаттарында, немесе ЖЭС – дегі су қыздыру
қондырғыларында дайындалады. Ыстық суды жылутасымалдағыш ретінде құбыр
арқылы алыс қашықтықтарға тасылмалдауға болады. Жақсы изоляцияланған
құбырларда судың температурасы 10 С – қа ғана төмендейді. Судың
жылутасымалдағыш ретіндегі артықшылығы бұл оның жылуалмасу коэффицентінің
жоғарылығы.
Бірақ жылу жүйелеріндегі ыстық су өндірістік жылутасымалдағыштарда аз
қолданылады, өйткені жылу беру мерзімінде (қыста), оның температурасы
тұрақсыз 70 – 1300 С – ға дейін өзгеріп отырады, ал жазда жылу жүйелері
мүлдем жұмыс атқармайды.
Жоғары температуралы жылутасымалдағыштарға қойылатын негізгі талаптар:
атмосфералық қысымда жоғары қайнау температурасына ие болу, жоғары
жылуалмасу интенсивтілігі, қату температурасының төмендігі, коррозиялық
активтілігінің аз болуы, токсикацияның аздығы, жарылыс қауіпсіздігі, өртену
қауіпсіздігі, термиялық тұрақтылығы және бағасының төменділігі.
Жылуалмасу проесіне екі не одан да көп орта қатысады. Олардың
температуралары әр түрлі. Жоғары температуралы орта бұл - жылуалмасу
кезінде жылу беретін орта, яғни ыстық жылутасымалдағыш болып табылады. Ал
температурасы төмен орта, яғни жылуды қабылдайтын орта бұл - суық
жылутасымалдағыш. Жылуалмасу процессінің қозғаушы күші
жылутасымалдағыштардың температураларының айырмасы болып табылады.
Жылу баланстары. Жылулық баланстар есебін жүргізу кезіндегі
жылусиымдылықтардың шектік мәндерін, энтальпияларын және фазалық, химиялық
түрлендірулердің жылуын білу керек.
Шектік сиымдылық – 1 кг затты 1 градусқа суыту не қыздыруға қажетті
жылу мөлшері. Жылусиымдылығы температурадан тәуелді болғандықтан, оны нақты
жылусиымдылық және орташа жылусиымдылық деп бөледі.
(2.1)

Мұндағы Q – температура t1 – ден t2 – ге дейін өзгергендегі 1 кг затқа
берілетін жылу мөлшері.
Шектік энтальпия і – 1 кг затты 00 С – дан қажетті температураға дейін
қыздыруға кететін жылу мөлшері. Энтальпия і - мен өлшенеді, ал
техникалық жүйедегі өлшем бірлігі ккалкг.
(2.2)

Физикалық және химиялық түрлендірулердің шектік жылуы – бірлік
массалы зат түрленгенде, не агрегаттық күйін өзгерткенде бөлінетін немесе
жұтылатын жылу мөлшері. Ол - мен өлшенеді, ал техникалық жүйедегі
өлшем бірлігі ккалкг.
Жылу балансын құрастырудың ішкі әдісі (жылу сиымдылық мәндерін
қолдану арқылы). Егер жылуалмасу процесі кезінде фазалық немесе химиялық
түрлену нәтижесінен жылудың қосымша жұтылуы не бөлінуі жүрмесе, сонымен
қатар қоршаған ортаға қатысты жылу болмаса, онда бірлік уақыт ішінде бір
ортадан екінші ортаға өтетін жылу мөлшері – жылу ағыны не жылулық жүктелу
болып табылады. Ол

(2.3)

Егер жылуалмасу процессі бірінші ортада жүрсе, онда жылу балансының
тендеуі келесідей болады:
(2.4)

Жылулық балансты құрудың сыртқы әдісі (шектік энтальпия шамаларын
қолдану арқылы).
Мұнда жылу балансы келесі сәйкестікпен құрастырылады. Орталардың 1
сағатта қондырғыға әкелетін жылу мөлгшері, қондырғыдан орталар арқылы
бөлінетін жылу мөлшеріне тең екендігін ескере отырып келесіні аламыз:

(2.5)
Мұндағы і1, і2 және - қондырғыға әкелетін және қондырғыдан
шығарылатын заттардың энтальпиялары.
(2.5) теңдеуінен бір ортадан екінші ортаға берілген жылу мөлшерін
энтальпиялар айырмасы арқылы анықтауға болады.

(2.6)
Жылуалмастырғышта фазалық немесе химиялық түрлендірулер жүрген кездегі,
бір ортадан екінші ортаға берілген жылу мөлшері:
(2.7)
Жылуберудің кинетикасы. Жылуберу механизмінің үш түрін ажыратады;
жылуөткізгіштік, конвекция, сәулелендіру.
Жылуөткізу арқылы жылуды беру жылуберудің бағытына сәйкес массалық
қозғалысы жоқ ортадағы жылу энергиясының берілуін айтады.
Мұнда жылу атомдар мен молекулалардың тербелуінің энергиясы ретінде
беріледі. Бұл энергия азаю бағытында көршілес атомдармен молекулаларға
беріледі.
Жылуөткізу коэффициенті – ұзындығы 1 м – ге тең, температулар айырмасы
1 градус болатын дененің бірлік ауданынан бірлік уақыт ішіндегі жылу
мөлшерімен жылу беру жылдамдығын анықтайды. - ның ең үлкен мәніне
металлдар ие болады (бірнеше жүз Втм град). - ның аз мәніне қатты
денелер мен бейметаллдар сәйкес келеді. Ал сұйықтардың жылу өтімділігі
қатты денелерге қарағанда да аз, ал жылу өткізу коэффициенті одан да төмен.

Конвекция арқылы жылу өткізу. Бұл әдіс - орталардың сәйкес орын
ауыстырулары бойынша жылуды өткізу әдісі. Ортадан қабырғаға, не қабырғадан
ортаға жылудың өтуі жылу берілу деп аталады. Берілген жылу мөлшері
Ньютонның заңы арқылы анықталады:

(2.8)
Мұндағы:
- жылу беру коэффиценті; .
Ортаның турбулентті қозғалыс кезіндегі жылуберу коэффициенті. Ағынның
негізгі өзегіндегі t1 температурасына иемденетін және қозғалысы
турбуленттік сипаттамаға сәйкес орта, температурасы tқ болатын қабырға
бойымен қозғалғанда өз жылуын қабырғаға береді. Қабырғада әрқашан да жұқа
шектік қабат болады. Мұнда ламинарлық ағыс орын табады. Бұл ламинарлық
қабатта жылу берудің негізгі кедергісі шоғырланған. Фуры заңына сәйкес:

(2.9)
(2.11) мен (2.12) теңдеуін сәйкестендірсен, онда:

(2.10)
- шамасын берілген қабаттың қалындығы деп айтады.
- келесі негізгі факторларға тәуелді:
1. Ағындық ортаның физикалық қасиеттерінен: жылу өткізгіштік, жылу
сиымдылық, тұтқырлық, тығыздық.
2. Жылу қабылдаушы беттердің сұйық немесе газбен шайылуының
гидравликалық шарттарынан: берілген бетке сәйкес ағындық ортаның бағыты мен
жылдамдығы.
3. Ағынды шектейтін кеңістіктік өлшемдері: диаметр, ұзындық, беттік
бұдырлығы.
Осылайша жылу беру коэффициенті көптеген шамалардың функциясы болып
табылады:

Түзу, тегіс және ұзын құбырлардағы турбуленттік ағыс кезінде жылу
беруді сипаттайтын ұқсас критерийлер арасындағы функцияналды байланыс
өлшемдер анализінің әдісі арқылы шығарылады.

(2.11)
немесе қысқаша:

(2.12)

Мұндағы: А, а және е – кейбір сандық мәндер.
Өлшемсіз комплекстер келесі атауларға ие:
- жылуберу коэффициентін ескеретін Нуссельт критериі;
- ағынның гидравликаның сипаттамасын анықтайтын Рейнольдс
критериі;
- ортаның физикалық қасиеттерін сипаттайтын Прандтль критериі.
А, а және е тәжірибелік зерттеулер негізінде анықталады.
Жылу беру коэффициенті. Химиялық технологияларда бір сұйық ортадан
екінші сұйық ортаға қабырға арқылы жылу берілу кенінен кездеседі. Бір
ортадан екінші ортаға жылу берілу үш сатыдан құралады және де тұрақталған
процесс үшін жылу таралу бағытында жылулық ағын тұрақты болады.
Бірінші ортадан қабырғаға өтетін жылулық ағын:

(2.13)
Қабырғадан өткен кезде:

(2.14)
Бір қабырғадан екінші қабырғаға өткен кезде:

(2.15)
Үш теңдеуден қорытқы шешімі:
(2.16)
Алдынғы теңдеуден:

(2.17)
К – жылу беру коэффициенті; СИ бірліктер жүйесінде
өлшенеді.
Температуралардың орташа айырмасы. Көп жағдайларда жылу беру процесі
кезінде орта температуралары өтіп жататын жылу алмасу процесінен өзгеріске
ұшырайды, сондықтан жылу алмасу бетінде (t1 – t2) температуралар айырмасы
да өзгереді. Сондықтан қондырғы ұзындығы бойынша температуралардың орташа
айырмасын есептейді, бірақ өзгеру сызықсыз болғандықтан, температуралардың
орташа логарифмдік айырмасын анықтайды.
(2.18)
Кері ағыс кезінде жылу беру беті аз болк керек, ал тура ағыс кезінде
керісінше болады.
Кері ағыс үшін орташа температура келесідей есептеледі:

- түзету коэффиценті, ол әрқашан да 1 ден кіші.
Құбыр ішінде құбыр типті жылуалмастырғыштар
Жылуалмастырғыш қондырғылар деп – бір денеден екінші денеге жылуды
беретін қондырғыларды айтады, яғни жылуалмастырғыштар деп – температурасы
жоғары ортадан температурасы төмен ортаға жылу беретін қондырғылар.
Құбыр ішінде құбыр типті жылуалмастырғыштар бірінің ішінде бірі
орналасқан құбырлардан тұрады, яғни ішкі құбыр мен сыртқы құбырдан
құралады. Бір орта ішкі құбырмен жүреді, екіншісі – шеңберлі каналмен
қозғалады. Ішкі құбырлар доғалар арқылы тізбектеліп жалғанған, ал сыртқы
құбырлар – құбыршалармен жалғанған. Жылу беру бетінің үлкен аумағын алу
үшін құбырларды параллель не тізбектеп жалғайды. Мұндай жалғау коллектор
арқылы жүзеге асады.
Құбыр ішінде құбыр типті жылуалмастырғыштарында және -
нің үлкен мәндерін алуға болады. Ал мұндай жылуалмасытырғыштардың кемшілігі
бұл - жылу ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.