Основные положения теплового расчета

При проектировании новых аппаратов целью теплового расчета является определение поверхности теплообмена, а если последняя известна, то целью расчета является определение конечных тем­ператур рабочих жидкостей. Основными расчетными уравнениями теплообмена при стационарном режиме являются уравнение тепло­передачи и уравнение теплового баланса.

Уравнение теплопередачи (24-6)

где Q — тепловой поток, вm;

k — средний коэффициент теплопередачи, вт/м2-град; F — поверхность теплообмена в аппарате, м2; t1 и t2 — соответственно температуры горячего и холодного теп­лоносителей.

Уравнение теплового баланса при условии отсутствия тепловых потерь и фазовых переходов:

или

(30-1)

где V1ρ1 и V2ρ2— массовые расходы теплоносителей, кг/сек;

cp1 и СР2—средние массовые теплоемкости жидкостей в ин­тервале температур от f до t";

t'1и t'2—температуры жидкостей при входе в аппарат; t"1 и t''2—температуры жидкостей при выходе из аппа­рата. Величину произведения называют водяным, или условным, эквивалентом.

С учетом последнего уравнение теплового баланса может быть представлено в следующем виде:

(30-2)

- условные эквиваленты горячей и холодной жидкостей.

В тепловом аппарате температуры горячей и холодной жидко­стей изменяются обратно пропорционально их условным эквивален­там. Это соотношение сохраняется и для каждого элемента поверх­ности аппарата:

где - изменения температуры горячего и холодного теплоносителей на элементе поверхности аппарата.

Соотношение между величинами условных эквивалентов горя­чей и холодной среды определяет наклон температурных кривых на графиках изменения темпе­ратур. Например, если W1 = 2W2, то изменение температуры холодного теплоносителя будет вдвое больше изменения темпе­ратуры горячего теплоно­сителя.

При выводе основного уравнения теплопередачи (24-6) принималось, что температуры горячей и хо­лодной среды в теплообменном аппарате не изменяют­ся. В действительности тем­пературы рабочих жидко­стей при прохождении че­рез аппарат изменяются, причем на изменение температур большое влияние оказывают схема движения жидкостей и величины условных эквивалентов.

Если по оси абсцисс откладывать значения поверхности аппарата, а по оси ординат — значения температур в различных точках по­верхности, то для аппаратов с прямотоком можно дать температур­ные графики, представленные на рис. 30-2.

Для аппаратов с противотоком (рис. 30-3) верхние кривые по­казывают изменение температуры горячего теплоносителя, ниж­ние — холодного.

Как видно из рис. 30-2, при прямотоке конечная температура холодного теплоносителя всегда ниже конечной температуры горя­чего теплоносителя. При противотоке (см. рис. 30-3) конечная тем­пература холодной жидкости может быть значительно выше конеч­ной температуры горячей жидкости. Следовательно, в аппаратах с противотоком можно нагреть холодную среду, при одинаковых начальных условиях, до более высокой температуры, чем в аппара­тах с прямотоком. Кроме того, как видно из рисунков, наряду с

изменениями температур изменяется также и разность температур между рабочими жидкостями, или температурный напор ∆t.

Величины ∆t и k можно принять постоянными только в пределах элементарной поверхности теплообмена dF. Поэтому уравнение теплопередачи для элемента поверхности теплообмена dF справед­ливо лишь в дифференциальной форме:

(30-3)

Тепловой поток, переданный через всю поверхность F при по­стоянном среднем коэффициенте теплопередачи k, определяется ин­тегрированием уравнения (30-3):

(30-4)

где ∆tср — средний логарифмический температурный напор по

всей поверхности нагрева.

Для случаев, когда коэффициент теплопередачи на отдельных участках поверхности теплообмена значительно изменяется, его усредняют:

Тогда при kfp — const уравнение (30-4) примет вид






Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 314; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2017 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.007 сек.