Основные положения. Расчет теплообменного аппарата

РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Методические указания к расчетно-практической работе по дисциплинам «Термодинамика и тепломассообмен», «Теплотехника», «Основы теории теплообмена» для студентов специальностей 150802, 280101, 220401, 190201

Составитель Н.А. Овчинников

Ковров 2007

СОДЕРЖАНИЕ

С.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.................................................................3

2. ЗАДАНИЕ................................................................................................ 6

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА................................................................................................. 6

4. Приложение 1........................................................................................... 12

5. Приложение 2........................................................................................... 14

6. Приложение 3........................................................................................... 15

7. Приложение 4........................................................................................... 16

8. ЛИТЕРАТУРА......................................................................................... 18

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому.

По принципу действия теплообменные аппараты подразделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

К рекуперативным теплообменникам относятся аппараты, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. При этом оба теплоносителя одновременно контактируют с поверхностью нагрева

К регенеративным теплообменникам относятся аппараты, в которых одна и та же теплообменная поверхность поочередно, то нагревается горячим теплоносителем, то охлаждается холодным, т.е. теплота при нагреве аккумулируется поверхностью нагрева, а затем при охлаждении отдается холодному теплоносителю. Примером таких теплообменников могут служить регенераторы промышленных печей, воздухоподогреватели доменных печей и т.д.

В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит за счет непосредственного контакта и смешения горячего и холодного теплоносителей. При этом теплопередача происходит одновременно с массопередачей. Примером таких тепло- массообменных устройств служат скрубберы и градирни.

Движение теплоносителей в теплообменных аппаратах в зависимости от направления по отношению друг к другу может быть разным. Различают следующие основные схемы движения теплоносителей:

- противоточная (навстречу друг другу);

- прямоточная (в одинаковом направлении);

- с перекрестным (поперечным) током.

Основные схемы движения теплоносителей представлены на рис. 1

Рис.1 Схемы движения теплоносителей в теплообменных аппаратах

Расчет теплообменного аппарата базируется на двух основных зависимостях:

- уравнение теплового баланса;

- уравнение теплопередачи.

Уравнение теплового баланса

где - тепловой поток от горячего теплоносителя к холодному;

- расходы теплоносителей;

-температура горячего теплоносителя соответственно на входе и выходе из теплообменника;

температура холодного теплоносителя соответственно на входе и выходе из теплообменника;

средняя удельная массовая изобарная теплоёмкость соответственно горячего и холодного теплоносителя.

Уравнение теплопередачи

Где Q - тепловой поток от горячего теплоносителя к холодному;

K - коэффициент теплопередачи;

F- поверхность теплообмена;

Dt – температурный напор между теплоносителями.

Температура теплоносителей изменяется в процессе теплообмена по длине теплообменника (см. рис. 2), поэтому, чтобы учесть это, в качестве Dt в уравнении теплопередачи используется среднелогарифмический температурный напор

Где Dt_Б и Dt_М – соответственно наибольшая и наименьшая разности граничных температур теплоносителей.

Эта формула справедлива как для противотока, так и для прямотока.

Рис. 2. Характер изменения температуры теплоносителей по длине теплообменника

При расчете теплообменных аппаратов обычно могут возникнуть две основные задачи:

1. При заданных параметрах потоков на входе и выходе из аппарата и типе теплообменной поверхности требуется определить необходимую поверхность теплообмена и выполнить конструктивную разработку аппарата. Эта задача характерна для конструкторского расчета.

2. Для реально существующего аппарата при заданных параметрах потоков на входе определить количество передаваемой теплоты и параметры потоков на выходе из аппарата. Эта задача характерна для поверочного расчета.

Дата добавления: 2015-07-10