Расчет вихревого холодильно-нагревательного аппарата
Целесообразность применения вихревой трубы в различных технологиях. Принцип действия предлагаемой установки. Определение оптимальных режимов работы схемы. Расчет потребного количества сжатого воздуха. Расчет эксергии потоков в элементах схемы термостата.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 16.10.2010 |
Размер файла | 513,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
3
Курсовой проект
по дисциплине
Термодинамика технических устройств
на тему:
“Расчет вихревого холодильно-нагревательного аппарата”
Задание
Спроектировать систему термостатирования электронных устройств.
Технические условия работы системы: температура в камере термостатирования , холодопроизводительность . Давление и температура сжатого газа на входе в систему (магистральные параметры) , . Необходимый объем термокамеры и ее геометрия.
Требуется произвести:
1) выбор или создание принципиальной схемы работы термостата;
2) тепловой расчет режимных характеристик схемы (температур в заданных сечениях схемы, расходных соотношений, эффективности);
3) термодинамический анализ схемы и его узлов. Определение оптимальных режимов работы схемы;
4) расчет потрубных значений расхода воздуха.
Содержание
Список условных обозначений
Введение
Расчетная часть
1 Принцип действия установки
2 Определение оптимальных режимов работы схемы
2.1 Теплообменные аппараты 5
2.2 Противоточная вихревая труба 3
2.3 Охлаждаемый объект 2
2.4 Подогреваемый объект 1
2.5 Двухконтурная вихревая труба 4
2.6 Эжектор 6
3 Расчет потребного количества сжатого воздуха
4 Расчет эжектора
5 Расчет эксергии потоков в элементах схемы термостата
6 Геометрические параметры ВХНА
Заключение
Список использованных источников
Список условных обозначений
температура, ;
относительная температура;
давление, ;
изменение температуры, ;
расход, ;
относительная доля охлажденного потока;
энтальпия, ;
степень расширения воздуха;
площадь, ;
ширина, ;
длина, ;
высота, ;
теплонапряженность установки, ;
теплопроводность, ;
толщина изоляции, ;
коэффициент запаса по сжатому воздуху;
изобарная теплоемкость, ;
диаметр, ;
коэффициент эжекции;
адиабатный КПД, ;
эксергетический КПД, ;
термический КПД, ;
холодильный коэффициент;
эксергия, ;
показатель адиабаты;
геометрический параметр;
газовая постоянная, ;
радиус сопряжения, .
Надстрочные индексы
* - параметры торможения.
Подстрочные индексы
- магистральные параметры;
- параметры подогреваемого объекта;
- параметры охлаждаемого объекта;
- параметры теплообменных аппаратов;
- параметры вихревых труб с дополнительным потоком;
- параметры эжектора;
- параметры подогретого потока;
параметры охлажденного потока;
д - параметры дополнительного потока;
параметры изоляции;
параметры стенки;
внешние параметры;
внутренние параметры;
средние параметры;
эксергетический;
адиабатный;
камера;
труба;
параметры привода;
полные параметры;
суммарный;
сопло.
Введение
В настоящее время все более актуальной становится проблема энергетического обеспечения жизни общества. Энергетические кризисы, поражают время от времени различные регионы из-за снижения добычи энергоносителей или их дорогостоящей транспортировки к месту использования. Возникают экологические проблемы, связанные с негативным влиянием выбросов при сжигании топлива и его переработкой и хранением. Недостаток энергоресурсов связан с тем, что запасы органических топлив - нефти, газа, угля, истощаются и не возобновляются. Поэтому удовлетворение потребностей общества в энергии возможно при комплексном решении проблем энергетики. В связи с ограниченностью запасов энергоносителей важными становятся вопросы их эффективного использования и создания энергетических установок с высоким коэффициентом использования топлива, тепловым коэффициентом и КПД. Экономия топлива и сопутствующих материалов - главная задача этого направления развития энергетики. Современные технологии использования возобновляемых энергетических ресурсов недостаточно эффективны или дороги по сравнению с технологиями преобразования энергии органических топлив. Анализ современных энергетических технологий, показывает, что один из перспективных - способ преобразования тепловой энергии на основе вихревого эффекта, который выгодно отличается от известных устройств простотой технического выполнения и обслуживания, а также является более дешевым в промышленном производстве. Вихревые трубы безопасны, компактны и надежны в промышленнойэксплуатации.
Применение вихревой трубы в различных технологиях целесообразно при наличии неиспользуемой энергии перепадов давления для очистки и охлаждения любых газов и газовых смесей в том числе содержащих жидкие и конденсирующиеся примеси. Так, в южных городах существует проблема - из-за высокой температуры воздуха из крана для холодной воды течет отнюдь не холодная, а теплая вода и в начале 90-х годов исследователи решили использовать вихревую трубу для разделения воды на горячую и холодную. Результаты оказались сенсационными. Температура вращающейся в трубе воды повышалась, будто ее согревал невидимый кипятильник.
Работа вихревой трубы заключается в создании сверхзвукового закрученного потока газа и последующего его разделения на холодный и горячий (или тёплый) потоки, образующиеся в результате проявления вихревого эффекта Ранка. Особенно эффективно вихревая труба может быть использована при добыче и транспорте газа, когда требуется многократно снизить пластовое давление газа перед подачей в магистральный трубопровод с 200 - 250 ат до 50 -60 ат и на газораспределительных станциях с 20 - 35 ат до 1 - 6 ат. Дополнительная установка достаточно простого оборудования при незначительных затратах даёт возможность повысить выход газоконденсата из газа на 20 - 25 % и более. Другое перспективное использование вихревой трубы основано на применении электрогидродинамического течения газа для осуществления эффекта Ранка. Это даёт возможность создать холодильное устройство, в котором отсутствуют агрессивные хладагенты и компрессор. Вихревые трубы могут быть использованы как индивидуально, так и в технологической схеме с теплообменником-рекуператором и сепаратором. Вот насколько обширно применение вихревых труб. В настоящее время вихревая техника широко внедрена в промышленность: вихревые управляющие клапаны в системах управления тягой ракетных двигателей, вихревые холодильники, вихревые системы очистки, осушки газа в газовой промышленности, вихревые системы газоподготовки для нужд пневмо-газоавтоматики.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
1 Принцип действия установки
Рисунок 1.1 - Принципиальная схема термостата
1 - подогреваемый объект; 2 - охлаждаемый объект; 3 - противоточная вихревая труба;
4 - двухконтурная вихревая труба; 5 - теплообменники; 6 - эжектор.
Работа холодильно-нагревательного аппарата осуществляется следующим образом: при работе сжатый воздух из магистрали разделяется на два потока по числу вихревых труб. Один из потоков сжатого воздуха, минуя теплообменник 5, подается к сопловому устройству двухконтурной вихревой трубы 4, проходя через которую охлаждается. Одна часть воздуха поступает в эжектор 6 в качестве эжектируемого потока. Другая часть воздуха направляется в подогреваемый объект 1, где нагреваясь, и минуя теплообменник 5 поступает в эжектор 6 в качестве эжектирующего потока.
Второй поток сжатого воздуха, проходя через теплообменник 5 поступает в противоточную вихревую трубу3. Поток, выходящий со стороны горячего конца, поступает в двухконтурную вихревую трубу 4. Выходя из нее часть воздуха, направляется в эжектор 6 в качестве эжектируемого газа. Другая часть воздуха поступает в подогреваемый объект 1, и минуя теплообменник 5 поступает в эжектор 6 в качестве эжектирующего газа. Поток, выходя из отверстия диафрагмы противоточной вихревой трубы 3, потсупает в охлаждаемый объект 2. Там охлаждаясь, воздух, минуя теплообменник 5 выходит в атмосферу.
Схема термодинамического расчета с обозначением характерных узлов и сечений представлена на рисунке 1.2.
Принятые допущения:
- гидравлические сопротивления в такте установки не существенны;
- изобарная теплоемкость газа в рабочем интервале температур принимается постоянной ;
- давление холодного потока считается равным давлению среды, в которую происходит истечение;
- в виду малых скоростей в рассматриваемых сечениях расчеты производятся по параметрам торможения.
Для расчета выбираются трубы с относительной длиной камеры энергоразделения . Значение эффектов охлаждения противоточной вихревой трубы в зависимости от степени расширения сжатого воздуха и доли охлажденного потока сведены в таблице 1.
Таблица 1.1
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,86 |
0,88 |
0,9 |
|||
0,852 |
0,86 |
0,87 |
0,882 |
0,896 |
0,912 |
0,937 |
0,934 |
0,942 |
|||
0,828 |
0,841 |
0,855 |
0,871 |
0,889 |
0,91 |
0,925 |
0,932 |
0,94 |
|||
0,8 |
0,924 |
0,943 |
0,862 |
0,883 |
0,906 |
0,922 |
0,928 |
0,937 |
Значение относительной доли охлажденного потока и эффектов охлаждения вихревой трубы с дополнительным потоком сведены в таблице 2.
Таблица 1.2
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
|||
0,85 |
0,845 |
0,842 |
0,856 |
0,875 |
0,894 |
0,913 |
0,915 |
0,938 |
0,944 |
|||
0,87 |
0,865 |
0,862 |
0,876 |
0,895 |
0,912 |
0,907 |
0,92 |
0,939 |
0,94 |
|||
0,94 |
0,937 |
0,935 |
0,903 |
0,904 |
0,907 |
0,9 |
0,93 |
0,943 |
0,947 |
Схема термодинамического расчета:
Рисунок 1.1 - Схема термодинамического расчета
1 - подогреваемый объект; 2 - охлаждаемый объект; 3 - противоточная вихревая труба;
4 - двухконтурная вихревая труба; 5 - теплообменники; 6 - эжектор.
2 Определение оптимальных режимов работы схемы
Основным критерием для выбора режима работы отдельных агрегатов схамы при их совместном использовании является достижение необходимой температуры воздуха, поступающего в камеру климатических испытаний при максимально возможной энергетической эффективности работы схемы.
Опишем работу отдельных узлов аналитическими зависимостями.
2.1 Теплообменные аппараты 5.
Рассмотрим теплообменник 5а.
Запишем уравнение теплового баланса для теплообменника 5а с учетом уравнения сохранения энергии
Так как , а , то уравнение для теплообменника 5а примет вид
.
;
;
;
.
Расходы найдем по формулам:
;
.
Давление:
;
Рассмотрим теплообменник 5б.
Запишем уравнение теплового баланса для теплообменника 5б с учетом уравнения сохранения энергии
Так как , а , то уравнение для теплообменника 5а примет вид
.
;
;
;
, тогда составим систему уравнений
;
.
Примем, что , , ; и зная, что , получим
.
Из второго выражения системы выразим :
.
Подставим получившееся выражение для в первое уравнение системы
.
Отсюда
.
Расходы определим по формулам:
;
.
Давление:
;
2.2 Противоточная вихревая труба 3.
Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии
.
Примем , а . Тогда уравнение баланса примет вид
,
где , а .
Отсюда
.
Найдем расходы:
;
;
.
Давление
; ;
2.3 Охлаждаемый объект 2.
Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии
.
Температура на выходе из холодильной камеры
.
Температура на выходе из сопла противоточной вихревой трубы
.
Расходы
;
.
Давление:
.
2.4 Подогреваемый объект 1.
Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии
.
Относительная доля потока
.
Температура на входе в подогреваемый объект
.
Тогда температура на выходе из объекта
.
Расходы
;
.
Давление:
2.5 Двухконтурная вихревая труба 4.
Эффект охлаждения:
, где .
определяется из уравнения для противоточной трубы 3.
Запишем уравнение теплового баланса с учетом уравнения сохранения энергии
.
Составим систему уравнений
;
.
Примем, что , , ; и зная, что , получим
.
Из второго выражения системы выразим :
.
Подставим получившееся выражение для в первое уравнение системы
.
Отсюда
.
Расходы
;
.
Давление:
; .
2.6 Эжектор 6.
Запишем уравнение теплового баланса для эжектора
.
Нам известно, что , . Если мы разделим каждое слагаемое уравнения баланса на , то получим
.
Расходы
;
;
.
Давление:
; ; .
Адиабатный КПД системы, характеризующий внутреннее совершенство процесса энергоразделения в вихревых трубах, рассчитывается по зависимости
, где .
Термический КПД
,
где ; - изоэнтропное охлаждение газа в процессе адиабатного истечения от давления дополнительно вводимых масс газа до давления среды, в которую происходит истечение охлажденных масс.
Эксергетический КПД будем определять следующим образом
,
где - полезно используемая эксергия; - полная эксергия привода.
,
где - эксергия привода для производства кг/с газа, сжатого до давления ;
- эксергия привода, необходимая для сжатия кг/с газа до давления .
Составим систему уравнений:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Решая данную систему уравнений, мы найдем все неизвестные величины.
Приведем пример для наиболее оптимального режима.
Выбираем
Подставим все в систему:
;
;
;
.
;
.
.
Давления и расходы представлены в таблицах 2.1 и 2.2:
0,0044 |
0,0044 |
0,0027 |
0,0248 |
Результаты расчетов сведены в таблицы 2.3, 2.4, 2.5 и представлены на рисунках 2.1, 2.2, 2.3.
Таблица 2.1
- |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,86 |
0,88 |
0,9 |
|||
- |
0,852 |
0,86 |
0,87 |
0,882 |
0,896 |
0,912 |
0,937 |
0,934 |
0,942 |
|||
- |
0,263 |
0,357 |
0,455 |
0,556 |
0,66 |
0,769 |
0,837 |
0,871 |
0,882 |
|||
К |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
|||
К |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
|||
К |
279,3 |
276,7 |
273,6 |
269,8 |
265,6 |
260,9 |
254 |
254,8 |
252,7 |
|||
К |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
|||
К |
297,1 |
302,6 |
309,1 |
317,6 |
330,1 |
352,8 |
352,3 |
390,9 |
384,5 |
|||
К |
252,5 |
257,1 |
262,8 |
269,9 |
280,6 |
299,9 |
299,5 |
332,3 |
326,9 |
|||
К |
298,4 |
297,6 |
296,5 |
295,2 |
293,3 |
289,8 |
289,9 |
283,9 |
284,9 |
|||
К |
315,9 |
320,2 |
325,3 |
331,9 |
341,5 |
359,1 |
358,7 |
388,6 |
383,7 |
|||
К |
293,4 |
292,6 |
291,5 |
290,2 |
288,3 |
284,8 |
284,9 |
278,9 |
279,9 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
315,9 |
320,2 |
325,3 |
331,9 |
341,5 |
359,1 |
358,7 |
388,6 |
383,7 |
|||
К |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
290,4 |
291,2 |
292,1 |
293,3 |
295,1 |
298,3 |
298,2 |
303,7 |
302,8 |
|||
% |
13,8 |
16,5 |
19 |
21 |
21,1 |
19,5 |
16,7 |
15 |
14 |
|||
% |
5,6 |
6,5 |
7,4 |
8 |
8,16 |
7,80 |
6,80 |
6,1 |
5,1 |
|||
% |
29,5 |
36,1 |
41,4 |
45,8 |
49 |
46,8 |
41 |
36,1 |
31,5 |
Таблица 2.2
- |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,86 |
0,88 |
0,9 |
|||
- |
0,828 |
0,841 |
0,855 |
0,871 |
0,889 |
0,91 |
0,925 |
0,932 |
0,94 |
|||
- |
0,263 |
0,357 |
0,455 |
0,556 |
0,66 |
0,769 |
0,837 |
0,871 |
0,882 |
|||
К |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
|||
К |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
|||
К |
287,4 |
282,9 |
278,4 |
273,2 |
267,7 |
261,5 |
257,3 |
255,4 |
253,2 |
|||
К |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
|||
К |
308,6 |
312,9 |
318,7 |
326,1 |
337,1 |
355,7 |
375,8 |
395,9 |
389,9 |
|||
К |
268,5 |
272,3 |
277,3 |
283,7 |
293,2 |
309,5 |
326,9 |
344,4 |
339,2 |
|||
К |
295,1 |
294,5 |
293,5 |
292,4 |
290,6 |
287,6 |
284,4 |
281,2 |
282,2 |
|||
К |
332,3 |
335,7 |
340,3 |
346,2 |
354,9 |
369,8 |
385,9 |
401,8 |
397,1 |
|||
К |
290,1 |
289,5 |
288,5 |
287,4 |
285,6 |
282,6 |
279,4 |
276,2 |
277,2 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
332,3 |
335,7 |
340,3 |
346,2 |
354,9 |
369,8 |
385,9 |
401,8 |
397,1 |
|||
К |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
293,1 |
293,7 |
294,5 |
295,6 |
297,2 |
299,9 |
302,8 |
305,7 |
304,9 |
|||
% |
12,8 |
15,9 |
18 |
19,3 |
19,6 |
18,3 |
15 |
13 |
12,3 |
|||
% |
4,6 |
5,678 |
6,8 |
7,478 |
7,68 |
7,32 |
6,3 |
5,378 |
4,341 |
|||
% |
26 |
33,5 |
39,6 |
44 |
47 |
45 |
39,6 |
34,7 |
29,7 |
Таблица 2.3
- |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,86 |
0,88 |
0,9 |
|||
- |
0,8 |
0,824 |
0,843 |
0,862 |
0,883 |
0,906 |
0,922 |
0,928 |
0,937 |
|||
- |
0,263 |
0,357 |
0,455 |
0,556 |
0,66 |
0,769 |
0,837 |
0,871 |
0,882 |
|||
К |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
|||
К |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
248 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
243 |
|||
К |
287,4 |
282,9 |
278,4 |
273,2 |
267,7 |
261,5 |
257,3 |
255,4 |
253,2 |
|||
К |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
238 |
|||
К |
308,6 |
312,9 |
318,7 |
326,1 |
337,1 |
355,7 |
375,8 |
395,9 |
389,9 |
|||
К |
290,1 |
294,2 |
299,6 |
306,6 |
316,8 |
334,4 |
353,3 |
372,1 |
366,5 |
|||
К |
290 |
289,2 |
288,2 |
286,9 |
284,9 |
281,7 |
278,2 |
274,6 |
275,7 |
|||
К |
357,9 |
361,8 |
366,9 |
373,4 |
383 |
399,4 |
417,2 |
434,8 |
429,6 |
|||
К |
285 |
284,2 |
283,2 |
281,9 |
279,9 |
276,7 |
273,2 |
269,6 |
270,7 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
357,9 |
361,8 |
366,9 |
373,4 |
383 |
399,4 |
417,2 |
434,8 |
429,6 |
|||
К |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
293 |
|||
К |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
298 |
|||
К |
296,7 |
297,4 |
298,3 |
299,4 |
301,1 |
304,1 |
307,2 |
310,4 |
309,4 |
|||
% |
8,39 |
10,9 |
14,1 |
15,5 |
15,7 |
15,1 |
13,4 |
12 |
11,4 |
|||
% |
3,7 |
5 |
6,3 |
7 |
7,3 |
7 |
6 |
4,9 |
4 |
|||
% |
23,6 |
30,8 |
36,7 |
42,3 |
45,1 |
43,3 |
36,7 |
32,1 |
27,5 |
Рис.2.1 - 1 - Зависимость адиабатного КПД схемы от суммарной доли
охлажденного потока при
2 - Зависимость адиабатного КПД схемы от суммарной доли
охлажденного потока при
3 -Зависимость адиабатного КПД схемы от суммарной доли охлажденного потока при
Рис.2.2 - 1 - Зависимость эксергетического КПД от суммарной доли охлажденного потока при
2 - Зависимость эксергетического КПД от суммарной доли охлажденного потока при
3 - Зависимость эксергетического КПД от суммарной доли охлажденного потока при
Рис.2.3 - 1 - Зависимость термического КПД от суммарной доли охлажденного потока
2 - Зависимость термического КПД от суммарной доли
охлажденного потока при
3 - Зависимость термического КПД от суммарной доли
охлажденного потока при
3 Расчет потребного количества сжатого воздуха
Расчетная холодопроизводительность схемы
,
где - потребная холодопроизводительность. По техническому заданию , - потери тепла через изоляцию стенок термокамеры
, ,
где - поверхность теплообмена ;
- внутренняя поверхность термокамеры.
Потребный объем термокамеры
Толщина изоляции: .
Внешняя поверхность камеры: .
Расчетная поверхность теплообмена: .
Изоляция: пенопласт марки Ф-Ф.
Коэффициент теплопроводности изоляции:
Расчет холодного воздуха для охлаждения стенок термокамеры
4 Расчет эжектора.
Эжектор 6
Исходные данные:
Где - давление, температура и расход эжектирующего (активного) газа;
- давление, температура и расход эжектируемого (пассивного) газа;
Статическое давление на выходе из эжектора принимаем равным
1- сопло эжектирующего газа
2- сопло эжектируемого газа
3- камера смешения
4- диффузор
Рис. 4.1 - Расчетная схема эжектора
Считая ср=const определяем коэффициент эжекции
.
Определяем безразмерные параметры:
Область реально возможных режимов. Найдем критическую величину - предельно возможное значение , при котором в сечении запирания скорость эжектируемого газа, то есть . Так как отношение - невелико, то воспользуемся уравнением, полученным в предположении равенства статических давлений в сечении запирания:
Откуда следует при
Определяем из уравнения
Подставляя численные значения, получим =0,987.
Этому значению соответствует предельно возможное значение л2=0,90.
Из уравнения импульсов, которое принимает вид
,
Определим значение , то есть при или
Таким образом, предельно возможное значение оказывается выше, чем определено из рассмотрения потоков сечении запирания (л2=0,90).
Принимаем .
Для расчета эжектора зададимся рядом значений коэффициента скорости л2 . Задаемся несколькими значениями и проводим расчет по изложенному выше методу.
Данные расчета и результаты заносим в таблицу 2.4.
Таблица 2.4
Величина |
Размерность |
Значение величин при л2 равном |
|||||
0,65 |
0,7 |
0,75 |
0,8 |
0,85 |
|||
МПа |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
||
МПа |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
||
К |
331,9 |
331,9 |
331,9 |
331,9 |
331,9 |
||
К |
269,9 |
269,9 |
269,9 |
269,9 |
269,9 |
||
кг/с |
0,0027 |
0,0027 |
0,0027 |
0,0027 |
0,0027 |
||
кг/с |
0,022 |
0,022 |
0,022 |
0,022 |
0,022 |
||
МПа |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
||
|
- |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
n |
- |
8,1 |
8,1 |
8,1 |
8,1 |
8,1 |
|
И |
- |
0,81 |
0,81 |
0,81 |
0,81 |
0,81 |
|
|
- |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
- |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
- |
1,012 |
1,008 |
1,006 |
1,003 |
1,002 |
||
- |
0,0694 |
0,0692 |
0,0689 |
0,688 |
0,0687 |
||
- |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
- |
2,19 |
2,13 |
2,08 |
2,05 |
2,03 |
||
- |
2,16 |
2,11 |
2,07 |
2,04 |
2,02 |
||
- |
0,672 |
0,719 |
0,768 |
0,819 |
0,868 |
5 Расчет эксергии потоков в элементах схемы термостата
5.1 Теплообменные аппараты 5
В теплообменник 5а от источника сжатого воздуха подводится энергия и от охлаждаемого объекта 2 энергия , которые рассчитываются:
От теплообменника 5а отводится энергия и :
В теплообменник 5б от источника сжатого воздуха подводится энергия и от подогреваемого объекта 1 энергия , которые рассчитываются:
От теплообменника 5б отводится энергия и :
5.2 Противоточная вихревая труба 3.
К противоточной вихревой трубе подводится энергия , а отводится с холодного конца и с горячего :
5.3 Охлаждаемый объект 2.
К охлаждаемому объекту с холодного конца противоточной вихревой трубы 3 подводится , а отводится , рассчитанные ранее.
5.4 Подогреваемый объект 1.
К подогреваемому объекту с горячего конца двухконтурной вихревой трубы 4 подводится , а отводится (рассчитана ранее):
5.5 Двухконтурная вихревая труба 4.
К двухконтурной вихревой трубе подводится от противоточной вихревой трубы 3 энергия (рассчитана ранее) и от теплообменника , а отводится с горячего конца трубы (рассчитана ранее) и с холодного конца :
5.6 Эжектор 6.
К эжектору подводится с холодного конца двухконтурной вихревой трубы энергия (рассчитана ранее) и от теплообменника (рассчитана ранее), а отводится :
Геометрические параметры ВХНА
По известному расходу и параметрам сжатого воздуха найдем минимальный диаметр камеры энергоразделения противоточной вихревой трубы, предварительно определив площадь проходного сечения сопла завихрителя:
- коэффициент расхода сопла.
Размеры проходного сечения прямоугольного сопла:
Относительный диаметр отверстия диафрагмы:
Диаметр вихревой трубы:
где
Диаметр диафрагмы:
Длина трубы выбирается:
Заключение
В процессе выполнения курсовой работы в соответствии с заданием варианта ВХНА № 1 осуществлен тепловой расчет схемы в целом и произведен термодинамический расчет вихревой трубы в характерных сечениях. Оптимальный режим достигается при относительной доле холодного потока в двухконтурной вихревой трубе 4 ; в противоточной вихревой трубе 3 при степени расширения потока .
На эксергетической диаграмме видно, что наибольшие потери эксергии возникают в вихревых трубах.
Рассчитана геометрия противоточной вихревой трубы: площадь проходного сечения сопла завихрителя ; диаметр вихревой трубы ; диаметр диафрагмы ; длина трубы .
Список используемой литературы
1. Пиралишвили, Ш.А. Термодинамика технических устройств. Учебное пособие/[Текст] Ш.А. Пиралишвили, М.Н. Сергеев. - Рыбинск, РГАТА, 2001
2. Пиралишвили, Ш.А. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения/[Текст] Ш.А. Пиралишвили, В.М. Поляев, М.Н. Сергеев. - М.: УНПЦ Энергомаш, 2000.- 415с.
3. Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика/[Текст] Г.Н. Абрамович.- М.: Наука, 1991.-600с.
Подобные документы
Описание видов холодильной техники и принципов работы. Рассмотрение требований к хранению и замораживанию. Разработка структурной схемы рефрижераторной установки, определение тепловой мощности, расчет вихревого охладителя. Обзор рынка авторефрижераторов.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 02.08.2015Определение потребного количества теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и необходимую теплопроизводительность котельной для технических нужд. Расчет водяных и пароводяных теплообменников, дымовой трубы. Обоснование выбора дымососа.
курсовая работа [516,3 K], добавлен 18.05.2011Общая характеристика проблемы очистки воздуха от аммиака. Использование воды в качестве поглотителя. Описание схемы абсорбционной установки. Рассмотрение основных типов насосов для перемещения капельных жидкостей. Расчет теплообменного аппарата.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.12.2015Устройство, принцип действия и область применения сушилки, составление ее расчетной схемы. Определение параметров процесса смешения воздуха с топочными газами. Расчет сушильного и охладительного процесса. Подбор тепловентиляционного оборудования.
курсовая работа [343,7 K], добавлен 24.10.2014Схемы, циклы и основные технико-экономические характеристики приводных и энергетических газотурбинных установок. Расчет зависимости КПД ГТУ от степени повышения давления при различных значениях начальных температур воздуха и газа турбинных установок.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 25.12.2013Описание котельной и ее тепловой схемы, расчет тепловых процессов и тепловой схемы котла. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты, КПД топки и расхода топлива.
дипломная работа [562,6 K], добавлен 15.04.2010Последовательность расчета аппарата воздушного охлаждения, работающего в составе установки для ректификации уксусной кислоты. Рассмотрение области применения и устройства аппарата, описание схемы производства, технологический и конструкторский расчет.
курсовая работа [1023,9 K], добавлен 15.11.2010Проведение гидравлического расчета трубопровода: выбор диаметра трубы, определение допустимого кавитационного запаса, расчет потерь со всасывающей линии и графическое построение кривой потребного напора. Выбор оптимальных параметров насосной установки.
курсовая работа [564,0 K], добавлен 23.09.2011Технологический расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата для установки АВТ. Определение начальной температуры нефти и выбор теплообменника. Расчет гидравлического сопротивления. Описание схемы работы аппарата. Схема контроля и регулирования.
курсовая работа [624,1 K], добавлен 11.03.2011Свойства компонентов, зависящие от температуры. Выбор и обоснование схемы разделения смеси. Расчет по определению оптимального ввода сырья и оптимального размера колонн. Расчет основных параметров работы ректификационных колонн и материальных потоков.
курсовая работа [932,5 K], добавлен 06.02.2016