传热学课程设计
更新时间:2024-04-25 13:03:01 阅读量: 综合文库 文档下载
传热学课程设计说明书
设计题目 换热器的设计及换热器的效核计算
热 能 系 0901 班
设 计 者 贺江哲
指导教师 阴继翔
2011 年 9 月 16 日
太原理工大学电力学院
1
传热学课程设计
一、题目类型
换热器的设计及换热器的效核计算。 二、任务及目的
换热器的热计算:在熟练掌握符合换热器的基础上,对实际工程中广泛应用的表面式换热器进行设计或校核计算,并对换热计算的两种方法—对数平均温压法(LMDT)以及效能—传热单元数法(?-NTU法)进行比较,找出各自在算法上的优缺点以及对计算结果的影响程度。掌握工程中常用的试算逼近法,逐步培养分析问题以及综合思维的能力。
三、计原始资料
两种流体不相混合的一次交叉流管翅式换热器—见附图,用于加热流量为3.2m/s的一个大气压的空气,使其温度从18℃升高到26℃。热水进入管道的温度为86℃。已知换热器面积为9.29m,传热系数k=227W/(m·K),试计算水的出口温度计传热量。
解:a)传热单元数法
由空气的能量平衡计算传热量
入口处空气的密度
223
P1.013?105Nm23 ??==1.212301812kgm22RT287ms ?(18+273.15)空气的质量流量为:
qm2?3.2m3s?1.212301812kgm2?3.879365797kgs
传热量:
??qm2c2?t?3.879365797kgs?1005J?kg?K???26℃-18℃?=31.19010101?103W由题意还不知道qm2c2是水的值还是空气的值,如果是空气,则可直接算出NTU,并利用10-34水的流量,进而求出水的出口温度。如果水是qm2c2,那么查10-34图时还必须用试凑法,先假设空气是qm2c2,则
qm2c2?3.879365797kgs?1005WK?3898.762626WK
227W?m2?k??9.29m2kANTU???0.540897254
qm2c23898.762626WK基于空气为?qmc?min的流体,其效能为:
??
?t226℃?18℃?=0.117647058 ?tmax86℃?18℃2
附图10-34(传热学课本)
查图10-34可知,我们找不到可满足上述参数的曲线,这就要改用水为的?qmc?mn流体进行计算:
首先 NTU?kA (a)
?qmc?min?31.19010101?103W (b) ?t1???qmc?min?qmc?min??
?t1?t1?t?=1 (c) ?tmax86℃?18℃68℃计算时假设一组水的流量值,由式(a)即可得相应的NTU之值,再由式(b)热水得温降?t1,从而由(c)得出相应的?值。应当指出,这一?值是由热平衡得出的;另一方面,根据NTU,?qmc?max与?之间的关系,还可以从图10-34查出一个相应的?qc?m?min值。正确的?qmc?min值应是按式(c)算出的?与按图10-34查出的相等。为减少因查图而引入的不准确性,引入两侧不相混合的一次交叉流的?理论分析式如下:
???qmc?minexp?NTU????qmc?max????1?exp??qmc?min?n??qmc?max?n??NTU??0.22??n??1????? (d) ???
3
对六种?qmc?min值的计算结果如下表所示:
?qmc?min ?qmc??Wminqc?m?max0.3333333 0.25 0.2 0.15 0.13 0.12 1299.587542 974.6906565 779.7525252 584.8143939 506.8391414 467.8515151 K? NTU 1.62269163 ?t1/℃ 24 ? 按式d算的 按式c算得 0.723361242 0.352941176 0.823970051 0.470588235 0.88471 0.948238 0.588235294 0.784313725 2.163589018 32 2.704486272 40 3.605981696 53.33334 4.50747712 4.160748111 61.5384615 0.967834665 0.904977375 66.6666667 0.976133959 0.980392156
附机算的程序和截图: Function JS()
Dim QCmax As Double Dim i As Single
Dim QCmin As Double Dim NTU As Double Dim K As Integer Dim A As Single Dim Q As Double Dim Dt As Double Dim n As Double Dim e1 As Double Dim e2 As Double Dim tmax As Integer dtmax = 68 '最大温差 Q = 31190.10101 '传热量 K = 227 '换热系数 A = 9.29 ' 换热面积 temp = 0.3 '假设初始值
QCmax = 3898.762626 '空气当量 For i = 0 To 1 Step 0.01 temp = temp - 0.005 QCmin = QCmax * temp NTU = K * A / QCmin Dt = Q / QCmin n = NTU ^ (-0.22)
e1 = 1 - Exp((Exp(-NTU * temp * n) - 1) / n / temp) e2 = Dt / dtmax
If Abs(e1 - e2) < 0.01 Then
Print \方法(d)计算结果为:0\方法(c)计算结果为:0\ Exit For
4
End If Next
End Function
Private Sub Command1_Click() JS
End Sub
由此确定水的当量:
qm1c1?475WK
''出口温度t1?86℃?66.65℃=19.35℃
b)平均温差法
由空气的能量平衡计算传热量
入口处空气的密度
P1.013?105Nm23 ??==1.212301812kgm22RT287ms ?(18+273.15)空气的质量流量为:
qm2?3.2m3s?1.212301812kgm2?3.879365797kgs
传热量:
??qm2c2?t?3.879365797kgs?1005J?kg?K???26℃-18℃?=31.19010101?103W
''设t1?20则
?=0.96
t1'?t1''86?t1''R?'''?=8.25
t2?t2?26?18?℃ 5
P'=PR=0.9705882 R'=1?0.121212121R
查图得??0.96
???t-?t?tm????maxmin?In?tmax??tmin????=16.3707053 ????1=kA?tm?34.52303446?103W ???1故假设不成立
''另设t1?19℃同上述方法得
P'=PR=0.985294043 R'=1?0.119402985 R查图得??0.98
6
???t??t-?t?m????maxmin???In?tmax?=14.12191845 ??tmin???2=29.780725?103W ???2故假设不成立
另设t''1?19.3℃同上述方法得
P'=PR=0.980882279 R'=1R?0.1194003 查图得?=0.96
???t??t-?tmin?m????max???In?tmax?=14.70571236 ??tmin???33=31.01184739?10W ???3故假设成立
t''1?19.3℃
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