Расчет наружного охлаждения - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Расчет наружного охлаждения

Определение конвективного удельного теплового потока. Нахождение значения коэффициента теплоотдачи от газа к стенке. Определение и расчет степени черноты продуктов сгорания, подогрева охладителя и средней температуры охладителя на каждом участке.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ГОУВПО «ВГТУ»)
Кафедра Теоретической и Промышленной теплоэнергетики
по дисциплине «Техническая термодинамика»
1. Определение удельного теплового потока
1.1 Выбор температуры газовой стенки
1.2 Определение конвективного удельного теплового потока
1.2.1 Расчет теплоемкости и вязкости газового потока
1.2.2 Нахождение значения коэффициента теплоотдачи от газа к стенке
1.2.3 Определение конвективного удельного теплового потока в стенку
1.3 Определение лучистого и суммарного удельных тепловых потоков
1.3.1 Определение степени черноты продуктов сгорания
1.3.2 Определение удельного лучистого теплового потока
1.3.3 Определение суммарного теплового потока
2. Определение подогрева охладителя
2.1 Определение температуры выхода охладителя
2.2 Определение подогрева охладителя и средней температуры охладителя на каждом участке
3. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к охладителю и температуры «жидкостной стенки»
3.1 Определение температуры «жидкостной стенки»
3.2 Определение коэффициента теплоотдачи от жидкостной стенки к охладителю
3.3 Оценка погрешности при выборе температуры газовой стенки
4.1 Определение скорости движения охладителя
4.2 Определение гидросопротивления межрубашечного зазора
Расчет конвективного охлаждения сводится к определению температурных полей стенки и охлаждающей жидкости по длине канала, а также определению размеров и гидросопротивления межрубашечного зазора и мощности насоса для прокачки охлаждающей жидкости.
1) массовый расход , кг/c и состав смеси газов, протекающих через канал;
2) термодинамические параметры смеси: температура , K, и давление МПа;
3) геометрические размеры и форма канала:
- диаметр цилиндрической части камеры сгорания, м;
- диаметр критического сечения сопла, м ;
- длина цилиндрической части сопла, м;
4) материал стенки и ее толщина , м;
5) тип охлаждающей жидкости, ее расход кг/c, давление и температура на входе, ,К, , МПа;
В результате расчета необходимо определить:
1) величину удельного теплового потока по длине сопла
2) температурное поле стенки со стороны газа и со стороны жидкости:
3) скорость движения охлаждающей жидкости в межрубашечном зазоре , м/с; гидравлическое сопротивление межрубашечного зазора , Н/м 2 , мощность насоса для прокачки охлаждающей жидкости N , Вт.
1. Определение удельного теплового потока
1.1 В ыбор температуры газовой стенки
Для расчета наружного охлаждения канал разбивается на участки. Схема разбивки канала на 11 участков прилагается в качестве приложения к курсовой работе.
Для каждого из участков выбираем температуру газовой стенки со стороны продуктов сгорания, учитывая свойства материала стенки.
1.2 Определение конвективного удельного теплового потока
1.2.1 Расчет теплоемк ости и вязкости газового потока
Вычисляем теплоемкость газового потока по формуле (1.1):
где С pi -теплоемкость конкретного газа при заданной температуре смеси, кДж/(кг К); r i - доля газа в газовом потоке.
Определяем теплоемкость газов, пользуясь данными приложения А [1], применяя метод интерполяции:
Подставляем найденные значения теплоемкостей в формулу (1.1):
Находим молекулярную массу смеси по формуле (1.2):
где М i -молекулярная масса конкретного газа, кг/(кмоль);
Динамическая вязкость определяется по формуле (1.3):
где М i -молекулярная масса смеси, кг/(кмоль);
- динамическая вязкость конкретного газа, ;
Определяем динамическую вязкость газов, пользуясь данными приложения А [1],применяя метод интерполяции:
1.2.2 Нахождение значения коэффициента теплоотдачи от газа к стенке.
Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке рассчитывается по формуле:
где С p см - теплоемкость газового потока, кДж/(кг К);
- средний диаметр поперечного сечения канала на каждом участке, м;
- температура стенки со стороны продуктов сгорания для каждого участка, К.
1.2.3 Определение конвективного удел ьного теплового потока в стенку
Конвективный удельный тепловой поток определяется по формуле:
где - коэффициент теплоотдачи для рассчитываемого участка, Вт/м 2 ;
- температура стенки для данного участка, К.
1.3 Определение лучистого и сумма рного удельных тепловых потоков
1.3.1 Определение сте пени черноты продуктов сгорания
Из составляющих продуктов сгорания числа газов практическое значение для расчета удельного лучистого теплового потока имеет только излучение и .
Это означает, что степень черноты продуктов сгорания зависит от степени черноты паров и углекислоты:
где - степень черноты углекислого газа;
- поправочный коэффициент на парциальное давление водяного пара;
Последний член в данном выражении означает, что излучение смеси и несколько меньше суммы излучений этих газов, так как полосы излучения и поглощения для и частично совпадают. Тогда формула принимает вид:
Для нахождения необходимо рассчитать парциальное давление водяных паров по формуле (1.8):
где - давление газовой смеси в камере сгорания, Па;
- массовая доля водяных паров в смеси.
Для нахождения необходимо рассчитать парциальное давление углекислоты по формуле (1.9):
где - давление газовой смеси в камере сгорания, Па;
- массовая доля водяных паров в смеси.
Определяем отношение длины камеры сгорания к ее поперечному сечению:
где - диаметр поперечного сечения камеры сгорания, м;
Используя данные таблицы 1, найдем длину пути луча, l,м:
Определяем по графику зависимости и от T (T=2550 K) и произведений () и соответственно степени черноты водяных паров и углекислого газа. График представлен в приложении Д [1],
Подставляем найденные значения и в формулу (1.7):
1.3.2 Определение удельного лучистого теплового потока
В общем случае лучистый тепловой поток q л , определяется выражением:
где и - соответственно температуры продуктов сгорания и газовой стенки, K;
- эффективная степень черноты стенки;
- степень черноты продуктов сгорания;
Вт/(м 2 K 4 ) коэффициент излучения абсолютно черного тела;
- поглощательная способность газа при температуре газовой смеси.
В двигателях с медными и стальными охлаждаемыми стенками, не имеющими никаких специальных жароупорных покрытий, сравнительно невелика, значит, лучеиспусканием стенки можно пренебречь.
В этом случае лучистый тепловой поток q л.кс , в камере сгорания:
Эффективную степень черноты стенки можно найти по формуле (1.13):
где - степень черноты стенки, значение которой определяется из таблицы 1.
Подставляем полученное значение в формулу (1.12):
Так как величина лучистых тепловых потоков определяется в первую очередь термодинамической температурой, по длине сопла всегда имеет место резкое снижение значений q л . Поэтому при расчетах лучистых тепловых потоков можно с достаточной степенью точности принять следующую картину распределения q л по длине сопла:
1.3.3 Определение суммарного теплового потока
Суммарный тепловой поток q У , находится как сумма конвективного и лучистого удельных тепловых потоков для рассчитываемого участка.
2. О пределение подогрева охладителя
2.1 Определени е температуры выхода охладителя
Рассчитываем для каждого участка площадь поверхности, омываемой газовой смесью:
где d ср - средний диаметр участка, м;
Суммарный тепловой поток Q, Вт на каждом участке вычисляется по формуле (2.2):
где - суммарный тепловой поток на участке, Вт/м 2 ;
- площадь поверхности, омываемой газовой смесью, м 2 ;
Ориентировочная температура выхода охладителя T вых , К определяется по формуле (2.3):
где Q - общий тепловой поток в стенку камеры сгорания, Вт;
m f - массовый расход охладителя, кг/с;
- теплоемкость охладителя (воды) вне зависимости от изменения ее температуры;
T вх f - температура охладителя на входе, K.
Сравним температуру охладителя на выходе с температурой кипения воды при данном давлении.
Предположим, что потери давления в рубашке охлаждения составляют не более 2 МПа. Тогда давление на выходе из канала:
Температура воды на выходе из тракта охлаждения K ниже температуры кипения K при МПа., значит при заданных параметрах (расход, давление) ее можно использовать для охлаждения газового потока.
2.2 Определение подогрева охладителя и средней температуры охладителя на каждом участке
Подогрев охладителя вычисляется по формуле:
Температура охлаждающей жидкости на выходе из каждого участка равна:
где - температура охладителя на входе в рассчитываемый участок;
Средняя температура охлаждающей жидкости на каждом участке определяется по формуле (2.7):
где и - температуры охладителя соответственно на входе и выходе из рассчитываемого участка, K.
3. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к охладителю и температуры «жидкостной» стенки
3.1 Определение температуры «жидкостной» стенки
Перепад температур по толщине стенки ДT wi , К при заданной температуре газовой стенки для каждого участка рассчитывается по формуле (3.1):
л - коэффициент теплопроводности материала стенки при температуре газовой стенки, Вт/(м К). Значения коэффициента теплопроводности найдем, пользуясь данными приложения В[1].
- суммарный тепловой поток на участке, Вт/м 2 .
Температура «жидкостной стенки» T wfi , K стенки определяется по формуле (3.2):
где - температура газовой стенки, К.
- перепад температур по толщине стенки, К.
3.2 Определение коэффициента теплоотдачи от жидкостной стенки к охладителю
Площадь проходного сечения F охл i , м 2 щели на каждом участке:
где - средний диаметр охлаждающей щели на рассчитываемом участке, м; м - высота щели, м.
Средний диаметр охлаждающей щели d охл i , м вычисляется по формуле (3.4):
где - средний диаметр сопла на рассчитываемом участке, м;
Коэффициент теплоотдачи от жидкостной стенки к жидкости вычисляем по формуле (3.5):
где - массовый расход жидкости, кг/с;
- проходное сечение щели на рассматриваемом участке, м 2 ;
- эквивалентный диаметр канала охлаждающего тракта, м;
- комплекс теплофизических свойств для жидкости при средней температуре жидкости на участке, .
Определяем значение , пользуясь графиком зависимости комплекса от температуры для воды [1].Эквивалентный диаметр канала:
3.3 Оценка погрешности при вы боре температуры газовой стенки
Найдем уточненную температуру «жидкостной» стенки Тґ, K, используя формулу (3.7):
где - средняя температура жидкости на рассчитываемом участке;
- суммарный тепловой поток на рассчитываемом участке, Вт/м 2 ;
- коэффициент теплоотдачи от «жидкостной» стенки к жидкости, Вт/(м 2 К).
Зная перепад температур по толщине стенки, можно определить температуру газовой стенки:
где - уточненная температура «жидкостной стенки» стенки из формулы (3.7), К;
- перепад температур по толщине стенки, К.
Сравнивая полученную температуру газовой стенки с выбранной в начале вычислений, определяем погрешность для каждого участка:
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - это означает, что температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
Погрешность не превышает 5% - температура газовой стенки определена с достаточной степенью точности.
4.1 Определен ие скорости движения охладителя
Скорость движения охладителя w fi , определяется из уравнения расхода (4.1):
где m f - массовый расход жидкости, кг/с;
- плотность охладителя при средней температуре жидкости на участке, кг/м 3 . Определяем значение , пользуясь данными приложения Б [1].
S i - площадь сечения кольцевого зазора на рассчитываемом участке, м 2 .
Площадь сечения кольцевого зазора рассчитывается по формуле (4.2):
где - средний диаметр поперечного сечения канала на каждом участке, м;
4.2 Определение гидросопр отивления межрубашечного зазора
В охлаждающем тракте камеры происходит два вида потерь:
Потери на трение жидкости о стенки канала.
Местные потери на скреплениях внешних и внутренних оболочек двигателя, штамповках, поворотах, плавных и внезапных сужениях (расширениях) тракта двигателя.
Потери на трение Н/м 2 определяются формулой Дарси-Вейсбаха (4.3):
- плотность охлаждающей жидкости на рассчитываемом участке, кг/м 3 . Определяем плотность охлаждающей жидкости, пользуясь данными приложения Б [1].
- скорость жидкости на участке, м/с.
Коэффициент потерь зависит от числа Рейнольдса:
Число Рейнольдса находим по формуле (4.5):
где m f - массовый расход охладителя, кг/с;
- средний диаметр охлаждающей щели на рассчитываемом участке, м;
- динамическая вязкость воды для рассчитываемого участка, (). Находим значения динамической вязкости воды, пользуясь данными приложения WaterSteamPro при температуре насыщения
Четвертый участок: кг/м 3 ; м; м/с.
Местные потери , Н/м 2 определяются формулой (4.6):
- скорость движения жидкости на участке, м/с;
Суммарные потери , Н/м 2 вычисляются по формуле (4.7):
где - потери на трение на i -том участке, Па;
- потери на местные сопротивления на i -том участке, Па.
Мощность насоса N, Вт, необходимая для прокачки жидкости, определяют по формуле (4.8):
где - суммарные потери на гидросопротивление межрубашечного зазора, Па; m f - расход охлаждающей жидкости, кг/с;
кг/м 3 - среднее значение плотности жидкости между входом в канал и выходом;
В данной курсовой работе, был проведен расчет конвективного охлаждающего сопла Лаваля . В результате расчета была определена величина теплового потока по длине сопла , равная на выходе 5230845 , в критическом сечении 525161 и на входе 2829790 . А также температурное поле стенки со стороны продукта сгорания для критического сечения составило 1120 К, для выхода 429 К , а на входе 705 К. Скорость движения охлаждающей жидкости составила в критическом сечении 45,635 м/с ,а на входе 18,693 м/с и на выходе 10,279 м/с Гидравлическое сопротивление межрубашечного зазора равно Па. Мощность насоса для прокачивания охлаждающей жидкости составило 50508,201Вт.
Также из графиков зависимости тепловых потоков и температур по длине сопла, мы можем сделать вывод, что своего максимального значения они достигают в критическом сечении сопла.
1. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине "Техническая термодинамика" для студентов специальности 140104 "Промышленная теплоэнергетика" очной форм обучения / В.Ю. Дубанин, С.В. Дахин, Н.Н. Кожухов, А.М. Наумов - Воронеж. ВГТУ: Воронеж, 2004. - 29с.
2. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е.. Техническая термодинамика: учебник / 4-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 416 с.
3. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика: учебное пособие для вузов. - М.:Машиностроение, 1972. - 672 с.
4. Сертифицированный набор программ для вычислений свойств воды и водяного пара, газов и смесей газов "WaterSteamPro" TM 6.0/ Орлов К.А., Александров А. А., Очков В. Ф. - М.: МЭИ, 2005.
5. Техническая термодинамика: учебник для вузов /Под ред.
В.И. Крутова - 2-е изд., перераб. и доп - М.: Высш. школа, 1981. - 439 с., ил.
Определение расхода охладителя для стационарного режима работы системы и расчет температуры поверхностей стенки со стороны газа и жидкости. Расчет линейной плотности теплового потока, сопротивления теплопроводности, характеристик системы теплоотвода. курсовая работа [235,2 K], добавлен 02.10.2011
Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива. контрольная работа [117,3 K], добавлен 11.01.2015
Этапы разработки сушильной установки: расчет энтальпии и влагосодержания продуктов сгорания топлива, расхода (суммарного, полезного, удельного) теплоты, коэффициента теплоотдачи, средней скорости сушильного агента и степени заполнения барабана песком. практическая работа [32,9 K], добавлен 06.03.2010
Определение теплоты сгорания топлива, объемов продуктов сгорания. Определение коэффициента теплоотдачи в теплообменнике. Уравнение теплового баланса для контактного теплообменника. Подбор и расчет газогорелочных устройств в системах теплогазоснабжения. курсовая работа [243,8 K], добавлен 07.04.2015
Краткая характеристика турбоустановки. Схема движения теплообменивающихся сред. График изменения температур в теплообменнике. Графоаналитическое определение плотности теплового потока в зависимости от температурного напора. Расчет охладителя пара. курсовая работа [181,6 K], добавлен 28.06.2011
Подогреватели сетевой воды вертикальные. Расчет средней температуры воды. Определение теплоемкости воды, теплового потока, получаемого водой. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы. Теплофизические параметры конденсата при средней температуре конденсата. курсовая работа [507,5 K], добавлен 28.11.2012
Понятие конвективного теплообмена (теплоотдачи). Схема изменения температуры среды при конвективном теплообмене. Система уравнений, которая описывает конвективный перенос. Основной закон теплоотдачи, расчет ее коэффициента. Критерии теплового подобия. презентация [207,9 K], добавлен 28.09.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет наружного охлаждения курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат: Capital Punishment 5 Essay Research Paper Capital
Курсовая работа по теме Принципы воспитания, как основные теоретические положения процесса воспитания, и их характеристика.
Организация Как Функция Управления Контрольная Работа
Купить Собрание Сочинений Юлиана Семенова
Реферат по теме Марс и его спутники
Как Писать Сочинение 15.3
Лекция по теме Математическое программирование
Написать Сочинение Про Гринева От Имени Савельича
Статья: Федеральное Собрание Российской Федерации 3
Курсовая работа по теме Організаційно-правові форми торговельної діяльності
Реферат: Cистема Автоматизированного Управления процесса стерилизации биореактора
Модель Формирования Исследовательской Компетенции Будущего Воспитателя Реферат
Курсовая работа по теме Аналіз карбюраторного двигуна ВАЗ-2101
Доклад по теме В.В. Ханджи-великий конструктор
Изложение: Божественная комедия. Данте Алигьери
Сочинение На Тему День Пожилых
Реферат: Основы управления в ОВД. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа по теме Расчет металлоконструкций пролетного строения
Контрольная Работа 9 Класс Решение
Реферат по теме Ахмет Жубанов
Транспортировка подшипников в отделение по ремонту - Производство и технологии курсовая работа
Выбор распылительной сушилки - Производство и технологии дипломная работа
Монокуляр з призмою Пехана - Физика и энергетика курсовая работа