Теплообменного

• Название: Теплообменного
• Дата: 08.03.2023
• Размер: 1.2 Mb.
• Имя файла: Teplovoy_raschet_rekuperativnogo_teploobmennogo_apparata.docx
• Тип: Учебное пособие; #974755
• страница: 4 из 22

Уравнение теплопередачи

Уравнение теплопередачи в рекуперативном теплооб- менном аппарате имеет вид




Q  k  T  F^{, (1.18)}

где Q – тепловая мощность теплообменника, Вт; k – сред- ний коэффициент теплопередачи через разделяющую теп-

лоносители стенку, Вт/(м²∙К); T

– средняя разность тем-

ператур (средний температурный напор), °С; F – площадь

поверхности теплообмена, м².

Тепловую мощность теплообменного аппарата рассчи- тывают по уравнению теплового баланса. При тепловом поверочном расчете площадь теплообмена известна, а при конструктивном расчете площадь поверхности теплообме- на F находят из уравнения теплопередачи

F  ^Q

k  T
. (1.19)

Из последнего выражения следует, что при расчете площади поверхности теплообмена задача сводится к вы- числению коэффициента теплопередачи и средней разно- сти температур теплоносителей.

1.2. Расчет среднего температурного напора

На рис. 1.1 представлены температурные графики из- менения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена для разных схем движения теплоносителей.

Средний температурный напор (среднюю разность температур) для прямоточной и противоточной схем дви- жения теплоносителей рассчитывают по формулам:

T  T  ^{Tmax  Tmin} , если T


/ T
 2 ; (1.20)

а ₂ max

min

T  T  ^{Tmax  Tmin , если T}

/ T

• 
  2 , (1.21)
  

л
_ln^Tmax

^Tmin

max

min

где T_max и T_min – максимальная и минимальная разности температур теплоносителей (рис. 1.1), °С; T_а – средне- арифметическая разность температур, °С; T_л – среднело- гарифмическая разность температур, °С.

Для определения средней разности температур при сложном движении теплоносителей строят температурный

график

T  f (F)

для противотока и


T , рассчитанную по

формулам (1.20) или (1.21), умножают на поправочный ко-

эффициент

_T ^{, учитывающий особенности теплообмена}

при сложном токе. При этом студент самостоятельно при- нимает одну из схем перекрестного или сложного движе- ния теплоносителей, приведенных в разделе 2.2 справоч-

ника [1] и по рисунку определяет плексы P и R соответственно равны

_T  f (P, R) ^{, где ком-}

1

2
P  T₂ /(T^'  T^' ) ^; R  T₁ / T₂ ^{, (1.22)}

где δТ₁ и δТ₂ – изменение температуры горячего и холод- ного теплоносителей вдоль поверхности теплообмена (рис. 1.1), °С.

Уравнение теплового баланса для однофазных тепло- носителей (1.6) можно записать в виде

W₁ T₁  W₂ T₂

^или T₂

T₁  W₁

W₂ ^{, (1.23)}

где

W₁  G₁ c_p1 ^и

W₂  G₂ c_p2

– расходные теплоемкости

(водяные эквиваленты) горячего и холодного теплоносите- лей, Вт/К.

Изменение температуры однофазных теплоносителей вдоль поверхности теплообмена подчиняется экспоненци- альному закону [2]. При этом из соотношений (1.23) сле- дует обратно пропорциональная зависимость между водя- ными эквивалентами и изменениями температуры вдоль поверхности теплообмена (рис. 1.1):

^если W₁  W₂ ^{, то} T₁  T₂ <sup>; (1.24)

если</sup> W₁  W₂ ^{, то} T₁  T₂ ^{. (1.25)}

Теплоносителю с большим водяным эквивалентом со- ответствует меньшее изменение температуры вдоль по- верхности теплообмена и соответственно наоборот, тепло- носителю с меньшим водяным эквивалентом соответствует большее изменение температуры вдоль поверхности теп- лообмена.

T

T
/ 1

^Tmax
T
^T/1
1
^{2 T}max

2

T
/ _T/<sub>2

F</sub> F

а)

T
_T/₁
^Tmax

_T//

min

_F F

б)


8
^T T

1

T
/ _T/₁

2

^T/2
^T/2
F F

в)
Рис.1.1. Изменение температуры горячего и холодного теплоно- сителей вдоль поверхности теплообмена:

а) при прямотоке; б) при противотоке; в) при изменении агре- гатного состояния теплоносителей

При прямотоке выпуклость температурных кривых направлена всегда внутрь графика (навстречу друг другу) (рис. 1.1, а).

При противоточной схеме движения теплоносителей (рис. 1.1, б) выпуклость кривых изменения температуры теплоносителей направлена в сторону большого водяного эквивалента, т.е. в сторону теплоносителя с меньшим из- менением температуры.

Если теплоносителем является влажный или сухой насыщенный водяной пар, то в процессе теплопередачи его температура не изменяется и равна температуре насыще- ния при данном давлении

T^'  T^''  T

или

T^'  T^''  T ^{. (1.26)}

1 1 н

2 2 н