2015-05-13
1287
В теплообменных аппаратах, как правило, изменение давления по ходу движения теплоносителя невелико. Так проектируют теплообменники из-за стремления уменьшить расходы энергии на их эксплуатацию. В то же время, из курса “Термодинамики” известно, что в изобарном процессе (давление теплоносителя неизменно) подведенная (отведенная) теплота изменяет энтальпию теплоносителя
dQ = G*di
В этом уравнении
Q – тепловой поток (Дж/c);
G – массовый расход теплоносителя (кг/с);
i – удельная энтальпия теплоносителя (Дж/кг).
Интегрируя это уравнение, получим для всего процесса теплопередачи
Q = G*(i'' - i').
Здесь и далее обозначения параметров со штрихом относятся к параметрам теплоносителя перед теплообменником (на входе), а с двумя штрихами – после теплообменника (на выходе).
Так как в теплообменном аппарате теплота от горячего теплоносителя воспринимается холодным теплоносителем, то уравнение теплового баланса запишется так:
Q = G1*(i'1 – i''1) = G2*(i''2 - i'2).
Здесь и далее подстрочный индекс 1 относится к параметрам горячего теплоносителя, а индекс 2 – к параметрам холодного теплоносителя.
|
|
|
Полагая, что удельная массовая теплоёмкость теплоносителя величина неизменная и используя известное из “Термодинамики” соотношение
i = cp*t,
получим
C1/C2 = (t''2 - t'2)/(t'1 - t''1)
В этом уравнении С1 = G1*сp1 и С2 = G2*сp2 – полная теплоёмкость массового расхода теплоносителя или его водяной эквивалент.
Последнее уравнение показывает, что отношение изменений температур однофазных теплоносителей в теплообменнике обратно пропорционально отношению водяных эквивалентов теплоносителей. Для случая однофазных теплоносителей уравнение теплового баланса используется в приведенном виде.
Для случая, когда один из теплоносителей претерпевает в теплообменнике фазовый переход от степени сухости 1 до степени сухости пара 0 (при полной конденсации насыщенного влажного пара), уравнение теплового баланса принимает следующий вид:
Q = G1*r = G2*cp2*(t''2 - t'2),
где r – скрытая теплота парообразования теплоносителя.
