Интенсификация теплообмена

Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Астраханский государственный технический университет»

 

 

Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет»

(ДРТИ ФГБОУ СПО «АГТУ»)

 

Направление подготовки

Монтаж и техническая эксплуатация холодильных установок _________

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

КР_______ 15.02.06 _______.00.00.00.ПЗ

Расчёт коэффициента теплоотдачи с наружной стенки. Для лабораторного _ стенда при заданных условиях. ______________________________________________

(название темы)

 

 

Работа допущена к защите «27» Марта 2017г.

 

Работа выполнена студентом группы 431 ____

__________________ __ Фомин В.А. ____

Подпись (Фамилия И.О.)

 

 

Научный руководитель работы,.__________ ________

Подпись (Фамилия И.О.)

 

 

Рыбное 2017

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Задание на выполнение ВКР

Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Астраханский государственный технический университет»

 

 

Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения среднего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет»

(ДРТИ ФГБОУ СПО «АГТУ»)

 

 

УТВЕРЖДАЮ Заведующий лабораторией «Холодильные установки», ___________________М.М. Дроздов «__»__________20 ___г.

З А Д А Н И Е

на выполнение курсовой работы

 

Студенту учебной группы ___ 431 __ ДРТИ ФГБОУ СПО «АГТУ»

__________________ Фомину Владимиру Александровичу ______________________

(фамилия, имя, отчество - полностью)

 

 

ТЕМА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Расчёт коэффициента теплоотдачи с наружной стенки. ____________

Для лабораторного стенда при заданных условиях _______________

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Тепловая нагрузка от кипятильника 375 Вт,

 

Температура воды на входе в трубу конденсатора _____ 21,8 ^оС,

 

Температура конденсации холодильного агента __ 100 ^оС,

 

Массовый расход воды через трубу конденсатора _____ 0,0001 кг/с,

 

Наружный диаметр экспериментальной трубы ___ 0,0156 м,

 

Внутренний диаметр экспериментальной трубы 0,018 м,

 

Представление курсовой работы руководителю «27» Марта 2017 г.

 

Дата защиты «_» ______________ 2017 г.

 

Содержание

Наименование	Страница
1.Титульный Лист
2. Лист задания
3. Содержание
4. Введение	4-8
4.1. Конденсация	4-5
4.2. Учебно-лабораторные стенды
4.3. Испарение
4.4. Интенсификация теплообмена
4.5. Теплообмен при конденсации пара
5.Описание работы лабораторного стенда
5.1. Устройство и принцип работы лабораторного стенда.	9-11

Введение

Конденсация — переход вещества в жидкое или твёрдое^[1] состояние из газообразного. Максимальная температура, ниже которой происходит конденсация, называется критической.

По мере прохождения по трубе пар постепенно конденсируется и на стенках образуется пленка конденсата. При этом расход пара G" и его скорость в связи с уменьшением массы пара уменьшаются по длине трубы, а расход конденсата G увеличивается. При увеличении скорости пара интенсивность теплоотдачи растет. Это объясняется уменьшением толщины конденсатной пленки, которая под воздействием парового потока течёт быстрее. Число молекул, вылетающих с единицы площади поверхности жидкости за одну секунду, зависит от температуры жидкости. Число молекул, возвращающихся из пара в жидкость, зависит от концентрации молекул пара и от средней скорости их теплового движения, которая определяется температурой пара. При конденсации в трубах паровой объем ограничен стенками трубы. Трубы могут быть достаточно длинными и в них может конденсироваться большое количество пара. Возникает направленное движение пара, причем скорости последнего могут быть очень велики (до 100 м/с и более). При конденсации в трубах различают режимы полной и частичной конденсации пара. В первом случае весь поступающий в трубу пар конденсируется целиком, и на выходе из трубы движется сплошной поток конденсата. При частичной конденсации на выходе из трубы течет парожидкостная смесь.

Для возникновения объемной конденсации пар должен быть перенасыщен – его плотность должна превышать плотность насыщенного пара. При этом в паре необходимо наличие мельчайших пылинок (аэрозолей), которые служат готовыми центрами конденсации. Для превращения каждого килограмма насыщенного пара в жидкость необходимо отвести тепло.

 

Число молекул, вылетающих с единицы площади поверхности жидкости за одну секунду, зависит от температуры жидкости. Число молекул, возвращающихся из пара в жидкость, зависит от концентрации молекул пара и от средней скорости их теплового движения, которая определяется температурой пара. Отсюда следует, что для данного вещества концентрация молекул пара при равновесии жидкости и ее пара определяется их равновесной температурой. Установление динамического равновесия между процессами испарения и конденсации при повышении температуры происходит при более высоких концентрациях молекул пара. При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения. В герметически закрытом сосуде жидкость кипеть не может, т. к. при каждом значении температуры устанавливается равновесие между жидкостью и ее насыщенным паром.

Учебно-лабораторные стенды – это необходимая материально-техническая база, востребованная как начальными и средними, так и высшими учебными заведениями. Такая база позволяет наглядно демонстрировать различные процессы, обеспечивая эффективную образовательную деятельность.Лабораторные стенды используются в качестве наглядного пособия, а также помогают лучше усваивать предмет изучения. И помогает в исследовании

многих тепловых установок. Так же стенд обеспечивает максимальную
наглядность изучаемой схемы и происходящего в ней процесса. Стенды помогают в подготовке высококвалифицированных кадров, вооруженных современными знаниями, практическими навыками. Выполнение учащимися практических работ является важным средством более глубокого усвоения и изучения учебного материала, а также приобретения практических навыков.

Испарение — процесс перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое). При испарении с поверхности жидкости или твёрдого тела вылетают (отрываются) частицы (молекулы, атомы), при этом их кинетическая энергия должна быть достаточна для совершения работы, необходимой для преодоления сил притяжения со стороны других молекул жидкости.

Испарение — эндотермический процесс, при котором поглощается теплота фазового перехода — теплота испарения, затрачиваемая на преодоление сил молекулярного сцепления в жидкой фазе и на работу расширения при превращении жидкости в пар. Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. Так же Важным фактором является также площадь поверхности жидкости, с которой происходит испарение.

Скорость испарения зависит от:

1. площади поверхности жидкости.

2. температуры (увеличивается), хотя происходит при любой температуре и не требует постоянного притока тепла. При испарении Температура жидкости уменьшается.

3. движения молекул над поверхностью жидкости или газа,

4. рода вещества.

 

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости. В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки газа. Если давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению (т. е. давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков. Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность. Этот процесс называется кипением.

Интенсификация теплообмена

Интенсификация — процесс и организация развития производства, в котором применяются наиболее эффективные средства производства, а также расширение производства. Процесс преобразования расхода ресурсов, а также применение нового оборудования позволяет вызвать рост производительности.

Интенсификация теплопередачи представляет собой одну из важнейших технических задач, так как увеличение коэффициента теплопередачи позволяет при заданной тепловой производительности и температурах теплоносителей уменьшить поверхность теплообмена, а значит, снизить массу, размеры и стоимость теплообменного аппарата увеличение значения К в существующих аппаратах позволяет увеличить их тепловую производительность

 

Во многих отраслях техники задача интенсификации процесса теплообмена и создания высокоэффективных теплообменных аппаратов весьма актуальна. Для интенсификации процессов теплообмена применяют следующие приемы:

 

· Предотвращение отложений (шлама, солей, коррозионных окислов) путем систематической промывки, чистки и специальной обработки поверхностей теплообмена и предварительного отделения из теплоносителей веществ, и примесей, дающих отложения;

· Продувка трубного и межтрубного пространств от инертных газов, резко снижающих теплообмен при конденсации паров;

· Оребрение поверхности теплообмена, целесообразное как для повышения коэффициента теплопередачи, так и для снижения массы теплообменника. Поверхность оребрения, в 5-10 раз превосходящая поверхность несущих трубок, не подвержена одностороннему давлению, а поэтому ребра можно выполнять из более тонкого материала, чем стенки труб, и этим достичь значительного снижения массы аппарата и расхода мета