Определение расходов первичного и вторичного теплоносителя. Расчет изменения мощности и выходных температур теплоносителей при колебаниях значения массового расхода первичного теплоносителя

Исходные данные: Q=0 Вт, t₁' = 0 °С, t₁'' = 0 °С, t₂' = 0 °С, t₂'' = 0 °С, тип пластин - 0,3р

1). Определим расходы первичного и вторичного теплоносителя: G₂ = ^Q / _{[Cp·(t2''-t2')]} = ^{(0 ·3600)} / _{[4200·(0-0)]} = 0 кг/ч G₁ = ^Q / _{[Cp·(t1'-t1'')]} = ^{(0 ·3600)} / _{[4200·(0-0)]} = 0 кг/ч

2). Найдём отношение ходов первичного теплоносителя к вторичному: ^X₁ / _X2 = (^G₂ / _G1)^0.636· (_dlt^P₁ / _dltP2)^0.364 · ^(1000-t_2,ср⁾ / _{(1000-t1,ср)} Принимаем _dltP₁= 40 кПа, _dltP₂= 100 кПа. Средние температуры будут: t_1,ср = ^(t₁^{' + t}₁^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С, t_2,ср = ^(t₂^{' + t}₂^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С, В итоге получаем: ^X₁ / _X2 = (⁰ / ₀)^0.636·(⁴⁰ / ₁₀₀) ^0.364 · ^(1000-0) / _(1000-0) = 0

^X₁ / _X2 < 2 - собираем теплообменник подключенный по симметричной схеме

3). Определим число каналов, по вторичному теплоносителю Считаем, что оптимальная скорость движения теплоносителя 0.4 м/с m = ^G₂ / _(w^опт_·Fk·p) = ⁰ / _{(0.4 · 0.0011 · 1002.2)} = 0 . Принимаем m = 1.

3). При симметричной компоновке m₁ = m₂ = 1, следовательно F₁ = F₂ = F_k·m = 0.0011 · 1 = 0.0011 м²

4). Определяем фактические скорости движения первичного и вторичного теплоносителя w₁^ф = ^G₁ / _(F1·p) = ⁰ / _{(0.0011 ·1002.2 ·3600)} = 0 м/с, w₂^ф = ^G₂ / _(F2·p) = ⁰ / _{(0.0011 ·1002.2 ·3600)} = 0 м/с.

5). Вычислим коэффициент теплоотдачи для первичного и вторичного теплоносителей Alpha₁ = 1.16·A·w₁^0.73·(23000 + 283·t_1,ср - 0.63·t_1,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283·0 - 0.63·0²) = 0 Вт/м²·К Alpha₂ = 1.16·A·w₂^0.73·(23000 + 283·t_2,ср - 0.63·t_2,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283·0 - 0.63·0²) = 0 Вт/м²·К

6). Находим коэффициент теплопередачи. k = ^0.85 / ₍¹_{/Alpha1 +} ^d_{ст/Lamdaст +} ¹_/Alpha2) = ^0.85 / ₍¹_{/0 +} ^0.001_{/16 +} ¹_/0) = 13600 Вт/м²·К.

7). Определим требуемое значение площади поверхности теплообмена. Среднее логарифмическое значение температурного напора будет равно Т.к. _dltt₂'' = _dltt₁', тогда_dltt_ср^ln = _dltt₁' = 0. Тогда требуемая площадь поверхности теплообмена будет F_тр = ^Q / _(k·dlttср^ln₎ = ⁰ / _{(13600 · 0)} = 0 м².

8). Найдём действительное количество ходов. X_д = ^(F_тр^+f_пл⁾ / _{(2·m·fпл)} = ^(0+0.3) / _{(2· 1 · 0.3)} = 0.5.

Принимаем Х = 1.

9). Определим действительную площадь теплообмена. F_д = (2·m·X_д - 1)·f_пл) = (2· 1 · 1 - 1)· 0.3 = 0.3 м².

10). Методом последовательных приближений ищем действительную мощность и действительные температуры. Находим полные теплоёмкости массового расхода. C₁ = ^(G₁^·C_p⁾ / ₃₆₀₀ = ^{(0 ·4200)} / ₃₆₀₀ = 0, C₂ = ^(G₂^·C_p⁾ / ₃₆₀₀ = ^{(0 ·4200)} / ₃₆₀₀ = 0.

Приближение № 1 Определяем коэффициент Z, т.к. C₁=C₂ считаем по специальной формуле Z = ^C₁ / _(1+C1/k·F) = ⁰ / _{(1 + 0/13600 · 0.3)} = 0. Определяем новое значение мощности Q = (t₁'-t₂')·Z = (0-0)·0 = 0 Вт. Находим новые значения температур t₁'' = t₁' + ^Q / _C1 = 0 + ⁰ / ₀ = 0 °С, t₂'' = ^Q / _C2 + t₂' = ⁰ / ₀ + 0 = 0 °С. Тогда средние температуры будут равны t_1,ср = ^(t₁^{' + t}₁^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С, t_2,ср = ^(t₂^{' + t}₂^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С. Значит коэффициенты теплоотдачи будут равны Alpha₁ = 1.16·A·w₁^0.73·(23000 + 283·t_1,ср - 0.63·t_1,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283·0 - 0.63·0²) = 0 Вт/м²·К Alpha₂ = 1.16·A·w₂^0.73·(23000 + 283·t_2,ср - 0.63·t_2,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283· 0 - 0.63· 0²) = 0 Вт/м²·К Тогда коэффициент теплопередачи будет равен k = ^0.85 / ₍¹_{/Alpha1 +} ^d_{ст/Lamdaст +} ¹_/Alpha2) = ^0.85 / ₍¹_{/0 +} ^0.001_{/16 +} ¹_/0) = 13600 Вт/м²·К.

Приближение № 2 Определяем коэффициент Z, т.к. C₁=C₂ считаем по специальной формуле Z = ^C₁ / _(1+C1/k·F) = ⁰ / _{(1 + 0/13600 · 0.3)} = 0. Определяем новое значение мощности Q = (t₁'-t₂')·Z = (0-0)·0 = 0 Вт. Находим новые значения температур t₁'' = t₁' + ^Q / _C1 = 0 + ⁰ / ₀ = 0 °С, t₂'' = ^Q / _C2 + t₂' = ⁰ / ₀ + 0 = 0 °С. Тогда средние температуры будут равны t_1,ср = ^(t₁^{' + t}₁^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С, t_2,ср = ^(t₂^{' + t}₂^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С. Значит коэффициенты теплоотдачи будут равны Alpha₁ = 1.16·A·w₁^0.73·(23000 + 283·t_1,ср - 0.63·t_1,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283·0 - 0.63·0²) = 0 Вт/м²·К Alpha₂ = 1.16·A·w₂^0.73·(23000 + 283·t_2,ср - 0.63·t_2,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283· 0 - 0.63· 0²) = 0 Вт/м²·К Тогда коэффициент теплопередачи будет равен k = ^0.85 / ₍¹_{/Alpha1 +} ^d_{ст/Lamdaст +} ¹_/Alpha2) = ^0.85 / ₍¹_{/0 +} ^0.001_{/16 +} ¹_/0) = 13600 Вт/м²·К.

Приближение № 3 Определяем коэффициент Z, т.к. C₁=C₂ считаем по специальной формуле Z = ^C₁ / _(1+C1/k·F) = ⁰ / _{(1 + 0/13600 · 0.3)} = 0. Определяем новое значение мощности Q = (t₁'-t₂')·Z = (0-0)·0 = 0 Вт. Находим новые значения температур t₁'' = t₁' + ^Q / _C1 = 0 + ⁰ / ₀ = 0 °С, t₂'' = ^Q / _C2 + t₂' = ⁰ / ₀ + 0 = 0 °С. Тогда средние температуры будут равны t_1,ср = ^(t₁^{' + t}₁^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С, t_2,ср = ^(t₂^{' + t}₂^'') / ₂ = ^{(0 + 0)} / ₂ = 0 °С. Значит коэффициенты теплоотдачи будут равны Alpha₁ = 1.16·A·w₁^0.73·(23000 + 283·t_1,ср - 0.63·t_1,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283·0 - 0.63·0²) = 0 Вт/м²·К Alpha₂ = 1.16·A·w₂^0.73·(23000 + 283·t_2,ср - 0.63·t_2,ср²) = = 1.16· 0.368 · 0^0.73·(23000 + 283· 0 - 0.63· 0²) = 0 Вт/м²·К Тогда коэффициент теплопередачи будет равен k = ^0.85 / ₍¹_{/Alpha1 +} ^d_{ст/Lamdaст +} ¹_/Alpha2) = ^0.85 / ₍¹_{/0 +} ^0.001_{/16 +} ¹_/0) = 13600 Вт/м²·К.