Контрольная работа по дисциплине Основы гидравлики и теплотехники Нестеренко К. С., Группа Эз 211 Шифр 11365

• Название: Контрольная работа по дисциплине Основы гидравлики и теплотехники Нестеренко К. С., Группа Эз 211 Шифр 11365
• Дата: 11.03.2023
• Размер: 71.94 Kb.
• Имя файла: 366085.docx
• Тип: Контрольная работа; #980651

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Кемеровский аграрный техникум»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

Основы гидравлики и теплотехники

Выполнил: Нестеренко К. С.,

Группа – Эз – 211

Шифр – 11365

Преподаватель: Прокудина Н. Н.

п. Металлплощадка – 2022

Содержание

Введение…………………………………………………………………. 3

1. Теплообменные аппараты. Основные определения и расчеты……….. 4

2. Назначение и классификация систем вентиляции. Эксплуатация систем вентиляции……………………………………………………...................... 8

3. Задача 10………………………………………………………………….. 12

4. Задача 17………………………………………………………………….. 13

5. Задача 25………………………………………………………………….. 15

Литература………………………………………………………………. 16

Введение

Изучение предмета «Основы теплотехники и гидравлики» дает студенту необходимые для будущего специалиста знания по гидравлике, технической термодинамике, теплообмену, о топливах и процессах их горения, о насосах, вентиляторах, теплогенерирующих установках, тепловых двигателях, ком­прессорах, холодильных машинах и сушильных установках, а также о способах производства теплоты и электроэнергии на современных тепловых установках и использовании теплоты в сельском хозяйстве.

Получаемые сведения являются базой для изучения смежных специальных предметов: «Тракторы и автомобили», «Сельскохозяйственные машины» и др.

Вопрос 17

Теплообменные аппараты. Основные определения и расчеты

Теплообменными аппаратами (ТА) называются устройства, предназначенные для обмена теплотой между греющей и нагреваемой рабочими средами, которые принято называть теплоносителями.

Теплообменные процессы – нагревание, охлаждение, конденсация паров, испарение жидкостей – проводятся в теплообменных аппаратах (теплообменниках). Теплообменники – аппараты предназначенные для передачи тепла от одних теплоносителей к другим.

По способу контакта теплоносителей теплообменники могут быть поверхностными и смешения. В поверхностных теплообменниках перенос тепла от одного теплоносителя к другому происходит через стенку, а в теплообменниках смешения – при непосредственном контакте теплоносителей. Поверхностные теплообменники подразделяются на рекуперативные (перенос тепла между теплоносителями происходит через разделяющую их глухую стенку) и регенеративные (попеременный контакт теплоносителей с одной и той же стенкой, телом).

Теплообменники смешения, как правило, конструктивно проще поверхностных теплообменников, однако смешение теплоносителей в химической технологии редко допустимо. Наиболее распространены поверхностные рекуперативные теплообменники.

По способу организации процесса теплообменники подразделяются на периодические и непрерывные, по своему назначению – на нагреватели, холодильники, испарители и конденсаторы.

По расположению в пространстве теплообменники могут быть вертикальными или горизонтальными. По конструкции поверхности теплообмена их можно подразделить на теплообменники из труб и из листового материала.

К теплообменникам, основу конструкции которых составляют трубы, относятся: кожухотрубчатые, типа «труба в трубе», оросительные, змеевиковые, оребренные.

Из листового материала изготавливаются теплообменники: с рубашкой, пластинчатые, спиральные.

Вещества, участвующие в процессе передачи тепла, называются теплоносителями. Теплоносители, имеющие более высокую температуру, чем нагреваемая среда, и отдающие тепло, принято называть нагревающими агентами, а теплоносители с более низкой температурой, чем среда, от которой они воспринимают тепло, — охлаждающими агентами. Таким образом, в теплообменных аппаратах один теплоноситель (теплоотдающий) передает теплоту другому теплоносителю (тепловоспринимающему). Если передача теплоты происходит при изменении агрегатного состояния какого-либо теплоносителя (кипение, конденсация, испарение), то его температура в процессе теплопередачи остается неизменной (постоянной). В остальных случаях температуры теплоносителей в теплообменных аппаратах изменяются

вдоль поверхности теплообмена. Теплообменные аппараты могут применяться как самостоятельное оборудование, так и в виде отдельных элементов технологических и энергетических установок, образуя секционные (многоступенчатые) агрегаты.

Проектный и поверочный расчеты теплообменных аппаратов имеют много общего и, по существу, базируются на одних и тех же уравнениях курса теплопередачи.

По своему целевому назначению теплообменный аппарат может быть предназначен для нагревания или охлаждения какого-либо вещества. Принципы расчета теплообменника для первого и второго случая совершенно одинаковы.

Исходными данными к проектному расчету теплообменника являются производительность по нагреваемому веществу, начальная и конечная температура нагреваемого вещества, начальная температура греющего теплоносителя. К основным задачам теплового расчета относятся определение требуемого расхода греющего теплоносителя и площади поверхности теплообмена, обеспечивающей заданную тепловую нагрузку.

Требуемый расход греющего теплоносителя находится из уравнения теплового баланса теплообменника. В том случае, если греющим теплоносителем является жидкость или газ, уравнение теплового баланса имеет вид:



где G₁, G₂ – массовые расходы греющего и нагреваемого теплоносителя, кг/с; с₁, с₂ – массовые теплоемкости при постоянном давлении для греющего и нагреваемого теплоносителя, Дж/*кг×К); – начальная и конечная температуры греющего теплоносителя, °С; – начальная и конечная температуры нагреваемого теплоносителя,°С; Q_п – тепловые потери, Вт.

При нагревании насыщенным водяным паром уравнение теплового баланса теплообменника записывается в виде:



где G – расход греющего пара, кг/с; r– скрытая теплота парообразования, значение которой находится по справочным данным в зависимости от давления пара, Дж/кг.

Требуемую поверхность теплообмена находят из основного уравнения теплопередачи:



Тогда

F = ,

где F – требуемая поверхность теплообмена, м²; Q – тепловая нагрузка теплообменника, Вт; К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²_*К); t_ср – движущая сила процесса теплопередачи, ^oС.

Под тепловой нагрузкой понимается количество теплоты, передаваемое холодному теплоносителю от горячего в единицу времени. В общем случае тепловую нагрузку следует рассчитывать по формулам:



для теплообменников, в которых холодный теплоноситель движется по внутреннему каналу,



для теплообменников, в которых холодный теплоноситель движется по внешнему каналу.

Коэффициент теплопередачи характеризует количество теплоты, переданное от одного теплоносителя к другому через единицу поверхности, разделяющей их стенки, в единицу времени при разности температур между теплоносителями в один градус. Коэффициент теплопередачи рассчитывается по уравнению:

K = ,

где – коэффициенты теплоотдачи со стороны греющего и нагреваемого теплоносителя соответственно, Вт/(м²·К); r_i – термическое сопротивление отдельных слоев разделяющей стенки, м²·К/ Вт.

Вопрос 41

Назначение и классификация систем вентиляции. Эксплуатация систем вентиляции.

Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, которые обеспечивают расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и промышленных зданий. Вентиляция предназначена для борьбы с вредными производственными факторами и для обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне на постоянных и непостоянных рабочих местах.

Классификация систем вентиляции следующая.

По назначению системы вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные, обеспечивающие либо общеобменную, либо местную вентиляцию.

Приточные системы – это системы, подающие воздух в помещение. Системы, удаляющие загрязненный воздух из помещения, называются вытяжными. Если вентилируется все помещение или его рабочая зона при наличии рассредоточенных источников вредных выделений, то вентиляция называется общеобменной. Удаление воздуха непосредственно от оборудования – источника вредных выделений или подача воздуха в какую-либо определенную часть помещения носит название местной вентиляции. Местная вытяжная вентиляция может быть эффективнее общеобменной, так как удаляет вредные выделения от мест их образования и с большей концентрацией.

По способу побуждения движения воздуха системы вентиляции подразделяются на системы с механическим побуждением (с применением вентиляторов, эжекторов и пр.) и системы с естественным побуждением (с использованием естественных сил – воздействия ветра и гравитации). При этом вентиляция помещения может осуществляться через разветвленную сеть каналов (воздуховодов) – канальные системы вентиляции или через проемы в наружных ограждениях – бесканальная вентиляция.

Механическая вентиляция предусматривается для помещений и отдельных участков, в которых нормируемые микроклиматические параметры и содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не могут быть обеспечены естественной вентиляцией, а также для помещений и зон без естественного проветривания. Допускается проектирование совмещенной вентиляции – механической с частичным использованием естественного притока или удаления воздуха.

 Эксплуатация систем вентиляции – это постоянное использование этих систем при нормальной их работе в целях создания и поддержания заданных условий воздушной среды в обслуживаемых помещениях.

В ходе эксплуатации включают и выключают вентиляционные установки, ведут текущее их обслуживание. Оформляют предусмотренную документацию, регистрируют в журналах их рабочие параметры, а также замечания по работе.

Эксплуатацию систем вентиляции осуществляет служба эксплуатации, которая действует в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

В инструкции указываются:

- сроки технического обслуживания, профилактического осмотра, ремонта;

- сроки поставки запасных частей, инструмента, материала;

- производительность системы при различных режимах работы;

- параметры воздуха после процессов обработки и в помещениях объекта;

- правила пуска и остановки работы оборудования;

- методы регулировки систем;

и другие указания.

Кроме инструкции служба эксплуатации должна иметь:

- схемы систем;

- акты на скрытые работы и отступления от проекта, допущенные при монтаже;

- технические паспорта на оборудование и системы.

На каждую систему заводится журнал эксплуатации.

В процессе эксплуатации предусмотрены техническое обслуживание (ТО) и планово-предупредительный ремонт (ППР).

Техническое обслуживание систем вентиляции включает выявление и устранение неисправностей и планово-профилактические операции. Содержание ТО разрабатывают заводы-изготовители. В состав ТО входят следующие мероприятия:

- внешний уход (чистка, промывка, устранение коррозии, восстановление краски);

- проверка состояния креплений и устранение обнаруженных недостатков;

- проверка контрольно-измерительных приборов;

- регулировка клапанов, установленных на воздуховодах систем;

- контроль натяжения ремней у вентагрегатов;

- проверка зазоров между всасывающим патрубком и рабочим колесом радиального вентилятора;

- пополнение или смена смазки;

- проворачивание агрегатов, которые не участвуют постоянно в работе;

- проверка состояния заземления.

Планово-предупредительные ремонты включают:

- разборку оборудования, осмотр и дефектовку деталей;

- замену изношенных узлов и деталей;

- испытания и регулировку вновь собранного оборудования.

В объеме ППР предусматривается текущий, капитальный и средний ремонт.

Опыт последних лет показал, что работы по уходу, ТО и ППР следует разделить между службой эксплуатации, работающей на постоянной основе (включение систем, наблюдение за их работой, выключение) и службой сервиса, выполняющей работы высококвалифицированными специалистами в соответствии с контрактом или в виде отдельных услуг (выполнение наиболее сложных работ).

 

Для эффективной работы систем вентиляции необходимо профилактическое обслуживание – это принятие предупредительных мер для поддержания системы в исправном состоянии путем ремонта или замены отдельных деталей, их чистки, смазки и т.п.

Задача 10

Чугунный радиатор М–140–АО отдает воздуху Q, кВт теплоты. Определить площадь теплоотдающей поверхности радиатора и число его секций, если известна температура в помещении t, °С и коэффициент теплопередачи к, Вт/(м²·К).

Дано: Q = 1,487 кВт = 1,487_*10³ Вт, t = 25 ^оС, k = 9,6 Вт/(м²_*К).

Определить: S, n.

Решение

Расчетная формула для определения теплоотдающей поверхности:

S = Q /к٠Δt ;

где: Q – количество отданной теплоты, Вт;

к – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К);

Δt – разность температур теплоносителя и воздуха помещения, °С.

В системах отопления наиболее часто встречающимися параметрами теплоносителя являются t_г = 95°С, t_о = 70°С.

Тогда получим

t = 0,5· (95 + 70) = 82,5°С.

Окончательно искомая величина S будет равна:

S = = = 2,69 м².

Для радиаторов М – 140 – АО S_с = 0,244 м²

Определим число секций:

n= = = 11,02.
Ответ: S = 2,69 м², n = 11.

Задача 17

Составить тепловой баланс, определить к. п. д. и расход топлива для котельного агрегата по исходным данным.

Паропроизводительность = 235 т/ч

Давление пара в барабане = 102 кгс/см²

Температура перегретого пара = 511 °С

Температура питательной воды = 216 °С

Топливо марки ППМ Донецкого бассейна с теплотой сгорания = 15 275 кДж/кг сжигается в камерной топке в пылевидном состоянии

Теоретически необходимое количество воздуха

для сгорания 1 кг топлива = 4,17 м*/кг

Коэффициент избытка воздуха за последним

га­зоходом = 1,36

Объем газов за последним газоходом = 6,07 м³/кг

Температура уходящих газов = 161 °С

Средняя объемная теплоемкость продуктов

сгорания при = 1,416 кДж/(м³*К)

Температура воздуха в котельной = 31 °С

Объемная теплоемкость воздуха = 1,297 кДж/(м³-К)

Потери тепла от химической неполноты

сгорания .................... = 0,9%

Потери тепла от механического недожога……. = 2,6%

Потери тепла в окружающую среду ....... = 0,9%

Решение

Составим тепловой баланс котельного агрегата.

;

Потери тепла с уходящими газами (с учетом )



Полезно использованное тепло топлива (к. п. д. котла)



Найдем составляющие уравнения теплового баланса:

кДж/кг;

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

Проверим правильность составления теплового баланса

кДж/кг



К. п. д. котельного агрегата



Часовой расход топлива

B = = = 43191 кг/ч
Ответ: q₁ = 88,23 %, В = 43191 кг/ч.
Задача 25

Определить испарительность топлива с теплотой сгорания , кДж/кг, если известна энтальпия пара , кДж/кг, температура питательной воды , °С, к.п.д. котла .

Дано:

Решение

Испарительность топлива определяется по формуле

= кг/кг.

Среднюю массовую теплоемкость воды принимаем равной =4,19 кДж/(кг*К), тогда теплосодержание питательной воды равно: кДж/кг.
Ответ: И = 0,38 кг/кг.

Литература

1. О.В. Черняк, Г.Б. Рыбчинская. Основы теплотехники и гидравлики. М.: «Высшая школа», 1979.

2. В.Г. Ерохин, М.Г. Маханько. Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники. М.: «ЛИБРОКОМ», 2009.