Чисельник: дані при змінному куту нахилу. 7 страница

або

Щоб отримати кінцеві значення температури робочих теплоносіїв віднімемо від одиниці обидві частини рівності:

,

або

(6.2.8)

Із рівняння теплового балансу або .

Підставимо дане значення в (6.2.8) і отримаємо:

– для гарячого теплоносія:

;

– для холодного теплоносія:

.

Тоді кількість теплоти, що передається, буде становити:

.

Функція визначається за допомогою таблиці 6.4.

б) протитічна схема.

Проведення аналогічних за методикою розрахунків дає значення кінцевих температур:

– для гарячого теплоносія:

Таблиця 6.4 – Значення функції y_прям

W1/W2	Значення функції yпрям при kA/W1, що дорівнює
1/30	1/10	1/3	1/2				µ
	0,033	0,1	0,28	0,39	0,63	0,86	0,98	1,00
0,01	0,033	0,1	0,28	0,39	0,63	0,86	0,95	0,99
0,05	0,033	0,1	0,28	0,39	0,62	0,84	0,91	0,95
0,1	0,033	0,1	0,28	0,38	0,61	0,81	0,89	0,91
0,2	0,033	0,1	0,27	0,38	0,58	0,76	0,81	0,83
0,5	0,033	0,1	0,26	0,35	0,52	0,63	0,66	0,67
1,0	0,033	0,09	0,25	0,32	0,43	0,49	0,50	0,50
2,0	0,033	0,09	0,21	0,26	0,32	0,33	0,33	0,33
5,0	0,032	0,08	0,14	0,16	0,17	0,17	0,17	0,17
10,0	0,028	0,06	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09	0,09
20,0	0,024	0,04	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
50,0	0,016	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02
100,0	0,009	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
µ	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00

– для холодного теплоносія:

Кількість теплоти, що передається:

Значення функції визначається за допомогою таблиці 6.5.

Таблиця 6.5 – Значення функції y_прот

W1/W2	Значення функції yпрот при kA/W1, що дорівнює
1/30	1/10	1/3	1/2				µ
	0,033	0,1	0,28	0,39	0,63	0,86	0,95	1,0
0,01	0,033	0,1	0,28	0,39	0,63	0,86	0,95	1,0
0,05	0,033	0,1	0,28	0,39	0,62	0,86	0,94	1,0
0,1	0,033	0,1	0,28	0,38	0,61	0,85	0,94	1,0
0,2	0,033	0,1	0,28	0,38	0,60	0,83	0,93	1,0
0,5	0,033	0,1	0,26	0,36	0,57	0,78	0,89	1,0
1,0	0,033	0,1	0,25	0,34	0,51	0,68	0,77	1,0
2,0	0,033	0,09	0,23	0,29	0,39	0,46	0,49	0,5
5,0	0,032	0,08	0,16	0,18	0,2	0,2	0,2	0,2
10,0	0,028	0,06	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
20,0	0,024	0,04	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
50,0	0,016	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02
100,0	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
µ	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00

в) перехреснотічна схема.

Для її розрахунку необхідно знати площу теплообміну, коефіцієнт теплопередачі k, умовні еквіваленти W₁ та W₂,, початкові температури та .

Якщо припустити, що температура робочих теплоносіїв змінюється за лінійним законом:

а = – Q/W₁ (гарячий теплоносій) і = + Q / W₂ (холодний теплоносій), маємо:

Значення та визначають з отриманих значень кількості теплоти.

6.2.1 Розрахунок потужності насоса для закачування теплоносія в поглинаючу свердловину.

Потужність насосу складає:

,

де g - густина термальної води;

Q – витрати геотермальної води;

h – ККД насосу;

Р – тиск на вході в поглинаючу свердловину:

,

де Q_доб – добові витрати вод, що закачуються в пласт;

k – коефіцієнт фільтрації;

m – потужність пласта;

а – коефіцієнт п’єзопровідності колектора;

t – час роботи свердловини;

r_c – радіус свердловини.

6.3 Приклади розрахунків

Дано: теплообмінник типу “труба в трубі”; температура води на вході t’₁=95⁰C, її витрати т₁=1кг/с і вона рухається внутрішнією трубою (d₂/d₁ = 40/37мм). Теплопровідність стальної труби λ=50Вт/мК. Температура води, що нагрівається t’₂=15⁰C, на виході t”₂=50⁰C. Внутрішній діаметр зовнішньої труби теплообмінника 54 мм, витрати т₂=1,1кг/с. Втрати теплоти у зовнішнє середовище не враховуються.

Визначити: площу поверхні нагрівання.

1. Кількість теплоти, що передається:

2. Температура води, що нагріває на виході апарата:

Середня температура теплоносія:

Середня температура води, що нагрівається:

3. Швидкість руху:

– води, що нагріває:

;

– води, що нагрівається:

4. Число Рейнольдса для води, що нагріває:

5. Коефіцієнт тепловіддачі від води, що нагріває до труби:

де ε_с – поправочний коефіцієнт, ε_с =1 при l/d>50;

Температура стінки

6. Число Рейнольдса для води, що нагрівається:

Покладаючи, що t_ст2= t_cт1 маємо Pr_ст2=3,33

7.Коефіцієнт тепловіддачі від стінки труби до води, що нагрівається:

8. Коефіцієнт теплопередачі для апарата:

9. Середня логарифмічна різниця температур:

10. Поверхнева щільність теплового потоку на 1м труби:

q₁=kΔt_ср= 92,6 ·43,2=4000,3 Вт/м

11. Довжина труби теплообмінника:

l=Q/q₁=161315/4000,3=40,3м

12. Площа поверхні нагрівання:

A=πd₁l=3,14·0,037·40,3=4,7м²

При прямоточному теплообміні.

1. Середня логарифмічна різниця температур:

2. Щільність теплового потоку:

q₁=kΔt_ср= 92,6 ·29,3=2713,18 Вт/м

3. Довжина труби теплообмінника:

l=Q/q₁=161315/2713,18=59,5м

4. Площа поверхні нагрівання:

A=πd₁l=3,14·0,037·59,5=6,9м²

Порівняння: при прямоточному площа на 46,8% більша.

Визначення кінцевих температур теплоносіїв.

Дано: об’єм бака-акумулятора 2м³, час охолодження 5 годин. Початкова , ρ₁=962,8кг/м³. Початкова температура води, щонагрівається , m₁=1,1м³/год, к=92,6 Вт/м²К, А=6,9м².

Визначити: кінцеві температури рідин, витрати теплоти при прямо току.

1. Визначення числових значень умовних еквівалентів:

W₁/W₂= 448,21/1281,2=0,35

kA/W₁=92,6 ·6,9/448,21=1,43

ψ_прям(0,35;1,4)=0,61

2. Температура гарячого теплоносія:

t= ( - ) ψ_прям=(95-15)0,61=48,8⁰С

t₁’’=95-48,8=46,2⁰C

3. Витрати теплоти:

Q=W₁( - t) = 448,21(95-46,2)=21872,65 Вт

4. Кінцева температура води, що нагрівається:

Протиток: при попередніх показниках ψ_прот(0,35;1,4)=0,67

1. t= (t₁’-t₁’’) ψ_прот=(95-15)0,67=53,6⁰С t₁’’=95-53,6=41,4⁰C

2. Q=W₁(t₁’- t₁’’) = 448,21(95-41,4)=24024,1 Вт

3.

Протиток збільшує на 9,8% передачу теплоти при рівних вихідних показниках.

Контрольні питання до глави 6.

1. За якими показниками класифікуються термальні води?

2. За якими схемами проводиться використання термальних вод для теплофікаційних потреб?

3. При яких умовах застосовують прямого використання термальних вод?

4. Опишіть відкриті системи геотермального теплопостачання?

5. Опишіть закриті системи геотермального теплопостачання?

6. Як визначити кількість видобувних та поглинальних свердловин?

7. За якими схемами здійснюється рух теплоносія в рекуперативних теплообмінниках?

8. В чому полягає тепловий розрахунок теплообмінника?

9. Від яких чинників залежить потужності насоса для закачування теплоносія в поглинаючу свердловину?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. ГКД 340.000.001 – 95. Визначення економічної ефективності капітальних викладень в енергетику. Методика. Загальні методичні положення. Міненерго України. –К.: 1995.– 34с.

2. ГКД 340.000.002 – 97. Определение экономической эффективности капитальных вложений в энергетику. Методика. Энергосистемы и электрические сети. Міненерго України. –К.: 1997.– 54с.

3. Визначення основних показників економічної ефективності капітальних вкладень в будівництво вітрових електростанцій. Методика. –К.: 2003.– 34с.

4. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. в 2 т./П.И.Орлов – М.: Машиностроение, 1988. – 13000 экз.

Т.1: Основы конструирования. –560с.– Библиогр.:с.552-553.

Т.2: Основы конструирования. –542с.– Библиогр.:с.528.

5. ДСТУ ГОСТ 15.001: 2009. Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения.– Введ. 01.02.2009.– К.: Держстандарт України, 2008.–10с.

6. ДСТУ 3896:2007. Вітроенергетичні установки та вітроелектричні станції. Терміни та визначення. – Чинний 01.01.2009.– К.: Держстандарт України, 2008. – 21с.

7. Ветроэнергетика (п/р Д. де Рензо – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 272с. – Библиогр.:с.267–271. – 10000 экз.

8. Погоржельский Н.В., Кажинский Б.Б., Рощин К.Л. Деревометаллические ветродвигатели / Н.В Погоржельский., Б.Б.Кажинский, К.Л.Рощин – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1949. – 140с. – Библиогр.:с.139–140. – 3000 экз.

9. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра / Я.И. Шефтер– М.: Энергоатомиздат, 1983. – 200с. – Библиогр.:с.199–200. – 3500 экз.

10. Сафонов В.А., Белопольский В.А., Смирнов С.Б. Некоторые вопросы конструирования и экспериментальных режимов работы ветроэлектроустановок с горизонтальной осью вращения: учебное пособие/ В.А.Сафонов, В.А. Белопольский, С.Б. Смирнов – Севастополь: СНИЯЭиП, 2004. – 208с. – Библиогр.:с.170–173. – 100 экз. – ISBN 966-7717-08-9.

11. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки / Е.М.Фатеев – М.: Госиздат с.х. лит. 1957.– 538с. – Библиогр.:с.531–534. – 5000 экз.

12. Бетц Альберт Энергия ветра и ее использование посредством ветряных двигателей/ Альберт Бетц – Харьков: ГосНТИ Украины, 1933. – 76с.– 2000 экз.

13. Кривцов В.С., Олейников А.М., Яковлев А.И. Неисчерпаемая энергия. Кн.1. Ветроэлектрогенераторы / В.С.Кривцов, А.М. Олейников, А.И.Яковлев – Харьков: Нац.аэрокосм. ун-т «Харьков. авиац. инст», Севастополь: Севаст. Нац. техн. ун-т, 2003– 400с. – Библиогр.:с.382–393. – 1000 экз. – ISBN 966-662-044-8.

14. Шефтер Я.И., Рождественский И.В. Ветронасосные и ветроэлектрические агрегаты / Я.И.Шефтер, И.В.Рождественский–М.:Колос. 1967. – 376с. – Библиогр.:с.372. – 4000 экз.

15. ДБН В.1.2-2:2006 Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. Введ. 01.01.2007.– К.: Минстрой Украины, 2006.–29с.

16. Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии/ Р.А. Амерханов – М.:Колос, 2003. – 532с. – Библиогр.:с.485–527. – 500 экз. – ISBN 5-9532-0097-8.

17. ДСТУ 2275 – 93 Енергоощадність. Нетрадиційні та поновлювані джерела енергії. Терміни та визначення. – Введ. с 1995-01-01.–К.:Держстандарт України, 1994. – 52с.

18. Бекман У., Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем теплоснабжения. –М.: Энергоиздат, 1982. – 80с. – Библиогр.: с. 77-78.-5000 экз.

19. Авезов Р.Р., Азимов С.А., Хожиев К. Методика теплового расчета двухконтурной системы солнечного теплоснабжения / Р.Р.Авезов, С.А.Азимов, К.Хожиев //Гелиотехника. –1983.–№3.– с.42…47.

20. Громов В.И., Флексер Я.Н. Сельские гидроэлектростанции. –М.: Госиздат с.х. лит., 1956,– 504с. Библиогр. под текстом - 12000 экз.

21. СНиП 2.06.01 – 86 Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. Госстрой СССР. – Введ. с 01.07.1987.––М.:ЦИТП, 1987.-с.45.

22. Семененко И.В. Проектирование биогазовых установок / И.В.Семененко – Сумы: «Мак-Ден», 1996. – 347с. – Библиогр.: с. 326-342.-3000 экз.

23. Баадер В, Доче Е., Брендерфер М. Биогаз. Теория и практика / В.Баадер, Е.Доче, М.Брендерфер – М.: Колос, 1982. –256с. – Библиогр.: с. 137-145.-1400 экз.

24. Кудін С.М. Сільські гідроелектростанції. –К.: Держ.видав. буд. І архіт.,1959. – 250с. – Библиогр.: с.247-248.-1000 экз.

25. Кузнецов Н.К., Златковский А.П. Сельскохозяйственные гидроэлектростанции. – М.: Сельхозгиз, 1948. –316с. Библиогр.:с. 313 – 15000 экз.

26. Голоднов Ю.М., Пиковский А.В. Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций. Итоги науки и техники. Серия «Нетрадицион. и возобнов. источн. энергии». Т.3./ Ю.М.Голоднов, А.В.Пиковский – М.: ВИНИТИ, 1992, – с.104. – Библиогр.: с.90-99.-525 экз.

27. Златковский А.П. Электрооборудование сельских электрических установок. – М.: Госиздат с.х.лит.,1957. – 436с. – Библиогр.: с.433.-17000 экз.

28. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з біотехнології. (Білоцерківський ДАУ). – Біла Церква, 2004. – 18с.

29. Кремнев О.А., Журавленко В.Я., Шурчков А.В. Технико-экономическая оценка систем геотермального теплоснабжения /В кн. Изучение и использование глубинного тепла Земли/ О.А.Кремнев, В.Я.Журавленко, А.В.Шурчков. –М.: Наука,1973. – с.60…68.

30. ВСН 56-87 Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования. Введен.01.07.1987.– М.: Стройиздат, 1989. –с.62.

31. Забарный Г.Н., Шурчков А.В., Новицкая Е.Г., Задорожная А.А. Методика и результаты расчетов объемов добычи термальных вод, необходимых для покрытия тепловых нагрузок в системах геотермального теплоснабжения / Г.Н.Забарный, А.В.Шурчков, Е.Г.Новицкая, А.А.Задорожная– К.: Инст. ТТФ НАНУ.1998.–56с.. – Библиогр.: с.39.-120 экз.

32. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача/ В.В.Нащокин – М.: Высшая школа,1980.– 469с. – Библиогр.: с.463.-50000 экз.

Предметний показчик