Между теплопередачей и потерей давления существует тесная физическая и экономическая связь, обусловленная скоростью движения теплоносителей. Чем больше скорости теплоносителей, тем выше коэффициент теплопередачи и тем компактнее для данной тепловой нагрузки теплообменный аппарат, а следовательно, меньше капитальные затраты. Но при этом растет гидравлическое сопротивление потоку и возрастают эксплуатационные расходы. Поэтому скорость теплоносителя выбирается в некоторых оптимальных пределах, определяемых, с одной стороны, стоимостью поверхности теплообмена аппарата данной конструкции, а с другой – стоимостью затрачиваемой энергии при эксплуатации аппарата.
Поверочный расчет рекуперативных теплообменников.
Целью поверочных расчетов является определение тепловой нагрузки аппарата и конечных температур теплоносителей
и
при заданных
их расходах
и
и
начальных температурах
и
. В
основе расчетов лежат те же уравнения тепловых балансов и теплопередачи, т.е.
, (23.54)
. (23.55)
Поверхность теплообмена при решении таких задач известна, коэффициент теплопередачи можно рассчитать, так как известны физические свойства теплоносителей.
Связь между и
с
и
выражается
соотношениями:
,
.
Связь с
и
определяется характером относительного
движения теплоносителей.
При противотоке
. (23.56)
С учетом теплового баланса ,
. (23.57)
В соответствии с уравнением теплопередачи
, (23.58)
или
. (23.59)
Используя приведенные уравнения, можно найти неизвестные величины и
:
; (23.60)
. (23.61)
Аналогично для прямотока:
; (23.62)
. (23.62)
Определив и
, рассчитывают по тепловому балансу
тепловую нагрузку
.
Если температуры теплоносителей изменяются незначительно вдоль поверхности
теплообмена () и их распределение можно
принять линейным, можно воспользоваться приближенным расчетом, приняв
. (23.63)
Из уравнения теплового баланса
, (23.64)
. (23.65)
С учетом последних выражений
. (23.66)
Тепловая нагрузка в соответствии с уравнением теплопередачи
. (23.67)
Рабочим органом регенеративных теплообменников является насадка, которая
попеременно омывается горячим и холодным теплоносителями. Период нагрева
насадки (продолжительностью ) сменяется периодом
охлаждения (продолжительностью
). Процесс
нестационарен, так как температуры насадки и теплоносителей изменяются во
времени.
Расчет регенеративных теплообменников производится по средним характеристикам за цикл, состоящий из периодов нагрева и охлаждения. Продолжительность цикла
. (23.68)
Количество теплоты, переданной за цикл
, (23.69)
где –
средний за периоды нагревания и охлаждения коэффициент теплопередачи;
– средняя
температура горячего теплоносителя за период нагрева насадки;
– средняя
температура холодного теплоносителя за период нагрева насадки;
– площадь поверхности насадки.
Количество теплоты, передаваемой насадке в период ее нагрева,
, (23.70)
где и
– средние за период нагрева насадки
коэффициент теплоотдачи и температура стенки.
Количество тепла, отдаваемого насадкой за период ее охлаждения,
, (23.71)
где и
– средние за период охлаждения
насадки коэффициент теплоотдачи и температура стенки.
При установившемся процессе , следовательно,
.
(23.72)
Из этих равенств в результате несложных преобразований получим:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.