Другие предметы \ Вентиляция гражданского здания

Основы расчета теплообменников. Конструкторский и поверочный расчет. Прямая и обратная задача. Безразмерные комплексы

Страницы работы

Фрагмент текста работы

5.Основы расчета теплообменников. Конструкторский и поверочный расчет. Прямая и обратная задача. Безразмерные комплексы: количество единиц переноса теплоты, относительный водяной эквивалент. Коэффициент эффективности теплообменника, факторы, которые оказывают влияние на к-т. эффективности.

Методика расчета поверхностных воздухонагревателей и воздухоохладителей основана на классических методах расчета теплообменников. Физические процессы теплопередачи в теплообменнике описываются системой дифференциальных уравнений теплового баланса для теплообменивающихся сред и теплопередачи для элементарного элемента теплообменника. Решение системы уравнений для теплообменника конечных размеров существует в двух видах: конструкторском и поверочном. В конструкторском расчете искомой величины является площадь поверхности теплообмена при заданных начальных и конечных параметрах теплообменивающихся сред и их расходах. В поверочном расчете при заданной площади поверхности теплообмена и начальных параметрах теплообменивающихся сред искомыми являются конечные параметры теплообменивающихся сред при решении обратной задачи или конечные параметры теплоносителя и его расход при решении прямой задачи.

Уравнения теплового баланса для воздуха и воды:

Ур-е теплопередачи:

Δt_б-наибольшая разность температур воздуха и воды.

Δt_м-наименьшая разность температур воздуха и воды.

Для поверочного расчета решение системы уравнений с использованием безразмерных комплексов в зависимости от схемы движения воздуха и воды: 1.Для прямоточной схемы движения:

2.Для противоточной схемы движения:

3.Для перекрестной схемы движения:

Θ_в- к-т. эффективности теплообменника по воздуху.

NTU_в – число перенос единиц теплоты.

W_в – относительный водяной коэффициент.

Коэффициент эффективности теплообменника по воде:

Связан с к-том эффективности теплообменника по воздуху согласно уравнению теплового баланса:

К-т теплопередачи теплообменника:

А, n, p – эмпирические к-ты, опред. по результатам испытаний в зависимости от конструкции теплообменника.

vρ – массовая скорость движения воздуха во фронтальном сечении кондиционера, кг/с*м².

w- скорость движения теплоносителя в трубках, м/с.

F_f – площадь фронтального сечения кондиционера, м².

f_w – площадь сечения одной трубки, м².

m- число трубок, подключаемых к подающему коллектору.

ρ_в и ρ_w – плотность воздуха и воды, кг/м³.

Средняя логарифмическая разность температур заменяется разностью средних температур воды и воздуха:

Количество теплоты передаваемое в теплообменнике, определяется значениями параметров теплообменивающихся сред, их массовых расходов, условиями теплообмена и конструктивными характеристиками теплообменника.

Расчет воздухонагревателя:

Исходные данные: начальные и конечные параметры воздуха t_н,t_k; расход воздуха G_в,кг/ч; начальные и конечные температуры теплоносителя t1, t2.

Определить: площадь поверхности теплообмена F, м², аэродинамическое и гидравлическое сопротивление ΔР_а,ΔР_w.

Расчет: 1.Определяют массовую скорость воздуха во фронтальном сечении кондиционера:

2.Расчитывают кол-во теплоты для нагревания воздуха, Вт.

3.Расход теплоносителя:

4.Задаваясь скоростью движения теплоносителя в трубках w от 1,2 до 1,5м/с, определяют число ходов и площадь живого сечения. Задаются числом рядов по ходу движения воздуха, р:

Н_тр-высота трубной решетки, м.

h-шаг труб по высоте, м.

Число ходов:

m-число трубок, подключаемых к подающему коллектору.

Число ходов рано:2,4,6,8,10,12,16. Принимают ближайшее значение числа ходов, опр. количество подключений к коллектору и уточняют скорость движения воды в трубках, м/с.

f_w-площадь живого сечения медной трубки,м².

5.Коэффициент теплопередачи К, Вт/м²*°С

6.Аэродинамическое сопротивление, Па:

7.Гидравлическое сопротивление, кПа:

l_ход- приведенная длина хода в трубках.

Эмпирические коэф-ты А, Б, m определяются по специальным таблицам.

8.Требуемая площадь поверхности теплообмена:

Выбирают число рядов трубок воздухонагревателя и соответствующую фактическую площадь поверхности теплообмена. Определяют запас поверхности теплообмена в %.

Расчет воздухоохладителя:

Исходные данные: 1.Начальные и конечные параметры воздуха: t_вн.;t_вк.; i_вн.;i_вк. 2.Расход воздуха: G_в кг/ч. 3.Начальная температура холодной воды: t_w_н,°С. Определяется: площадь поверхности теплообмена F,м²; аэродинамическое и гидравлическое сопротивление ΔР_а,ΔР_w_.

Расчёт: В основу методики расчета воздухоохладителя положено представление об условном процессе «сухого» охлаждения, которым заменяют реальный процесс «мокрого» охлаждения. Построение «сухого» процесса: через точки начального (т. С) и конечного (т.О) состояния воздуха процесса «мокрого» охлаждения проводят линии постоянной энтальпии i_вн.=const;i_вк=const. Через точку предельного состояния на линии φ=100% при температуре поверхности проводят линию постоянного влагосодержания d_f=const. Значения температур (t_вн^р_.;t_вк^р_.) в точках пересечения энтальпии с линией d_f=const, 2 и 1 являются расчетными , а сама линия 2-1 характеризуют условный процесс«сухого»охлаждения.