Тепловой расчет теплообменника
Различают проектный и поверочный расчеты теплообменников.
Цель проектного расчета – определение необходимой площади F для обеспечения заданного переноса теплоты от одного теплоносителя к другому.
Цель поверочного расчета – определение количества передаваемой теплоты и конечных температур теплоносителей в данном теплообменнике
с заданной площадью F при заданных условиях его работы.
Основы расчетов: уравнения теплопередачи и тепловых балансов.
Проектный расчет теплообменника.
Задано: расход, одного из теплоносителей, другого теплоносителя. Расход тепла определяется по основному уравнению теплопередачи
. (84)
Тепловой баланс можно записать следующим образом
. (85)
Здесь – расходы теплоносителей; – начальная и конечная энтальпии более нагретого теплоносителя; – конечная и начальная энтальпии менее нагретого теплоносителя.
В уравнение (85) два неизвестных и . Необходимо задаваться одной из величин. Задаемся Тогда из (85) определяется
Если теплоносители не меняют своего агрегатного состояния, то
,
где с – теплоемкость теплоносителя при
Температура находится как среднеарифметическое
где i = 1,2.
Среднюю движущую силу определяют как среднелогарифмическую
. (86)
Формула справедлива для модели идеального вытеснения.
Если один из теплоносителей меняет фазовое состояние, например, происходит конденсация пара, тогда имеем
. (87)
Здесь Нп, Нк – энтальпии пара и конденсата соответственно.
Если то . В аппаратах с противотоком DTср больше, чем в аппаратах с прямотоком (рис. 2.19) Определение коэффициента теплопередачи K
. (88)
|
|
| |||||||||||||
противоток | прямоток | противоток при конденсации пара |
Рис. 2.19. К определению ∆Tср
Коэффициенты теплоотдачи a1 и a2 зависят от режимов течения теплоносителей, которые без реального аппарата неизвестны, поэтому принимаем ориентировочное значение K. Приближенное значение K можно найти в справочной литературе.
По известным определяют предварительное значение Fср.
Поверочный расчет теплообменника.
Поверочный расчет теплообменника проводят после выбора конструкции теплообменника (нормализованного). Производят уточненный расчет ai, K, Fрасч. Далее выполняют сопоставление Fрасч и Fнорм. Если
Fнорм > Fрасч расчет прекращают. Разница ∆F = Fнорм – Fрасч не должна превышать допустимый запас. Если Fнорм < Fрасч необходимо брать ТО большей площадью и все повторить.
На рис. 2.20 приведена схема теплового расчета теплообменника.
Расчет тепловой нагрузки |
Расчет теплового баланса |
Определение ΔТср |
Приближенная оценка ai, K, Fср |
Выбор нормального варианта конструкции Fнорм |
Уточненный расчет ai, K, Fср |
Сопоставление Fрасч, Fнорм |
Рис. 2.20. Схема теплового расчета теплообменника
Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 612;