Тепловой расчет теплообменных аппаратов

Тепловой расчет ТО основан на уравнении теплового баланса и соотношении расходных теплоемкостей (водяных эквивалентов) теплоносителей. Порядок расчёта:

1. Определяется тепловая нагрузка ТО (мощность теплового потока:

, Вт,

где – массовый расход горячего теплоносителя (задан в табл. 3), кг/с; - удельная (средняя) изобарная теплоёмкость горячего теплоносителя при температуре , Дж/(кг∙°C); , – температуры горячего теплоносителя на входе в ТО и на выходе из него, °C (из табл. 3).

2. Определяется среднелогарифмический температурный напор при прямотоке и при противотоке по формуле:

, °C,

где - температурные напоры на входе в ТО и на выходе из него, °C.

При прямотоке

, ,

при противотоке

, .

Строятся графики температур для обеих схем движения (рис. 11). На графиках показывается стрелкой направление движения теплоносителя.

Рис. 11. Изменение температур теплоносителей в теплообменном аппарате при различных схемах движения

3. Определяется площадь F поверхности теплообмена при прямотоке и при противотоке по формуле:

, м²,

где - коэффициент теплопередачи от газов (пара) к воде (задан в табл. 3), Вт/(м²∙К).

4. Сравнивается интенсивность теплопередачи при прямотоке и при противотоке. В общем случае интенсивность теплопередачи характеризуется (средним) коэффициентом теплопередачи

, Вт/(м²∙K),

где - тепловой поток (Вт) сквозь поверхность площадью (м²) при температурном напоре (град.).

Преобразуем эту формулу к виду:

.

Площадь теплообмена рассчитывается для обеих схем движения теплоносителей при одинаковых значениях величин и , поэтому одинаковыми оказываются произведения . Из этого следует: чем больший температурный напор создан в теплообменнике, тем меньше может быть поверхность теплообмена при той же тепловой нагрузке.

Так как площадь теплообмена при прямотоке больше площади теплообмена при противотоке , то отношение и, значит, схема противотока эффективнее!

Таблица 3. Данные для теплового расчета газоводяного теплообменника

Последняя цифра шифра	, °C	, °C	, °C	, °C	Предпоследняя цифра шифра	G, кг/с	K, Вт/(м2∙К)
						0,14
						0,13
						0,12
						0,11
						0,10
						0,09
						0,08
						0,07
						0,06
						0,05