ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Основные методы расчета и расчетные соотношенияТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ Сборник задач для самостоятельной и индивидуальной работы студентов
Омск Издательство ОмГТУ
Составители: ст. преподаватель М.А. Таран, инженер В.В. Лупенцов
Приведены типовые примеры расчётов теплообменных аппаратов, используемых в промышленности.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальностям 140104 «Промышленная теплоэнергетика» и 140101 «Тепловые электрические станции».
Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета
Теплообменные аппараты Основные методы расчета и расчетные соотношения
Расчет теплообменного аппарата включает тепловой, гидравлический и технико-экономический расчеты. На практике встречаются два случая теплового расчета. Могут быть заданы теплопроизводительность аппарата, теплоносители и их начальные и конечные параметры – требуется определить поверхность нагрева и конструктивные размеры аппарата. Этот случай носит название конструктивного теплового расчета. В другом случае могут быть заданы конструкция и размеры аппарата, теплоносители и их начальные параметры – требуется определить конечные параметры теплоносителей и теплопроизводительность аппарата. Такой расчет называют проверочным. Конструктивный тепловой расчет состоит в совместном решении уравнений тепловых балансов, определяющих теплопроизводительность аппарата, и уравнений теплопередачи. Уравнение теплового баланса для аппаратов, работающих без изменения агрегатного состояния теплоносителей:
Уравнение теплового баланса для аппаратов, работающих с изменением агрегатного состояния одного из теплоносителей:
Уравнение теплового баланса для аппаратов, работающих с изменением агрегатного состояния обоих теплоносителей:
где Q – тепловая производительность, кДж/с; и – расходы теплоносителей, не изменяющих агрегатное состояние, кг/с; и – теплоемкости теплоносителей, кДж/(кгºС); – начальные и конечные температуры теплоносителей, ºС; – энтальпия пара, кДж/кг; – энтальпия конденсата, кДж/кг; – энтальпия питательной воды, кДж/кг; – коэффициент, учитывающий потери тепла аппаратом в окружающую среду. На основе приведенных уравнений определяют расход теплоносителей. Поверхность нагрева теплообменника определяют из уравнения теплопередачи:
где к – коэффициент теплопередачи, кВт/(м2·ºС); – средний температурный напор, ºС; F – площадь поверхности нагрева, м2. Средний температурный напор для прямотока и противотока определяется по уравнению
где – наибольшее и наименьшее из и значения при противоточной схеме движения теплоносителей; и при прямоточной схеме движения теплоносителей.
Средний температурный напор при перекрестном и в других более сложных схемах движения теплоносителей в теплообменном аппарате определяется по уравнению
где – средний температурный напор посчитанный по формуле (1.5) для заданных температур теплоносителей в предположении, что они движутся противотоком; – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на схемы движения теплоносителей в аппарате. Его определяют по графикам
Рис. 1.1. Зависимость . Перекрестный ток. Оба теплоносителя перемешиваются
Рис. 1.2. Зависимость . Перекрестный ток. Оба теплоносителя не перемешиваются
Рис. 1.3. Зависимость . Перекрестный ток. Перемешивается один теплоноситель
Рис. 1.4. Зависимость . Противоточное включение двух ходов. Оба теплоносителя перемешиваются
Рис. 1.5. Зависимость . Противоточное включение двух ходов. Оба теплоносителя не перемешиваются
Рис. 1.6. Зависимость . Прямоточное включение двух ходов
Поверхности теплообмена изготавливаются обычно из тонкостенных труб и пластин, поэтому влиянием их кривизны пренебрегают и для определения коэффициента теплопередачи, как правило, пользуются формулой для плоской стенки:
где и – коэффициенты теплоотдачи для внутренней и внешней сторон трубки, Вт/(м2·ºС); – толщина стенки трубки, м; – коэффициент теплопроводности материала трубки, Вт/(м·ºС); – термическое сопротивление, учитывающее загрязнение с обеих сторон стенки (накипь, сажа и т.п.), Коэффициенты теплоотдачи рассчитывают по известным формулам из курса тепломассообмена [3, 4, 10]:
Кроме того, базовая система уравнений включает уравнения неразрывности для каждого из теплоносителей:
где ρ – плотность теплоносителя, кг/м3; W – скорость теплоносителя, м/с;
Скорости движения теплоносителей определяются в зависимости от типа теплоносителя и рабочего давления среды. Для жидкости 0,5 – 3 м/с и для газовых рабочих сред 5 – 12 м/с; иногда допускаются и другие скорости. Скорость теплоносителя и проходные сечения подбираются так, чтобы значения коэффициентов теплоотдачи были близки, так как при этом размеры поверхности нагрева получаются наименьшими. В случае, когда теплообмен происходит между теплоносителями, из которых один имеет большой, а другой, наоборот, очень малый коэффициент теплоотдачи, необходимо использовать ребристые поверхности. Увеличивая поверхность теплообмена путем ее оребрения со стороны теплоносителя с малым коэффициентом теплоотдачи, тем самым увеличивают количество тепла, передаваемого и со стороны неоребренной поверхности. При проектировании теплообменного аппарата необходимо также учитывать соотношения, связывающие проходные сечения каналов с линейными размерами теплообменного аппарата.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|