Теплообменные аппараты. Основы их теплового расчёта

Ответ 2

72 стр теплопередачи

Теплообменный аппарат - это устройство, в котором осуществля­ется передача теплоты от горячего теплоносителя холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Теплообменники широко применяют в различных промышленных технологических процессах, в отопительных системах, в двигателях внутреннего и внешнего сгорания и их системах в качестве охладите­ля наддувочного воздуха в поршневых двигателях с наддувом, радиа­тора в системе охлаждения и смазочной системе, охладителя и нагре­вателя в газотурбинных двигателях, экономайзера, пароперегревате­ля, конденсатора, подогревателя в паросиловых установках, а также в других целях. По способу передачи теплоты теплообменники подразделяют на рекуперативные, регенеративные и смесительные. В рекуперативных теплообменниках (рис. 13.1) каналы, по кото­рым движутся горячий и холодный теплоносители, разделены и теп­лота передается через разделяющую их стенку 3 (рис. 13.2). При не­изменных параметрах теплоносителей на входе остаются неизмен­ными, независимыми от времени, и параметры в любом из сечений каналов, т.е. процесс теплопередачи имеет стационарный характер. Поэтому рекуперативные теплообменники называют также стацио­нарными. Ту часть теплообменника, в которой происходит процесс переда­чи теплоты, называют теплопередающей матрицей 4 (см. рис. 13.1). Подвод теплоносителей к матрице и отвод их осуществляется по входному и выходному 2 коллекторам. В зависимости от направления движения теплоносителей рекупе­ративные теплообменники могут быть прямоточными при парал­лельном движении теплоносителей в одном направлении (см. рис. 13.1, а), противоточными при параллельном встречном движении (см. рис. 13.1, в).

В матрице теплоносители могут совершать один или несколько ходов. В соответствии с этим теплообменники называют, например, одноходовым по горячему теплоносителю и двухходо­вым по холодному теплоносителю (см. рис. 13.1, в). При увеличении количе­ства ходов возрастает скорость движе­ния теплоносителя, что ведет к интен­сификации процесса теплоотдачи и повышению тепловой эффективности теплообменника. Однако при этом промежуточный теплоноситель передает теплоту холодному тепло­носителю.

Тепловой расчет любого теплообменника сводится к совместному решению уравнений теплового баланса и теплопередачи.

Вторым расчетным уравнением для любого теплообменника является уравнение теплопередачи, по которому при проверочном расчете находится тепловой поток в кВт: Q = kFΔt_cp, где Δt_cp- средняя разность температур между теплоносителями, К;

k - коэффициент теплопередачи, кВт/(м²К): . Здесь a ₁, a ₂ - коэффициенты конвективной теплоотдачи со стороны горячего и холодного теплоносителей, кВт/(м²К); δ - толщина стенки, м; λ - теплопроводность материала стенки, кВт/(мК).

Уравнение теплового баланса, Вт: Q = m₁c₁(t'₁ - t"₁)η = m₂c₂(t"₂ - t'₂), где m₁, m₂ - расходы горячего и холодного теплоносителей, кг/с; c₁, c₂ - их средние, массовые, изобарные теплоемкости, кДж/(кгК); h - КПД теплообменника; индексы: 1, 2 - горячий и холодный теплоносители; «» – индексы входной и выходной температур теплоносителей.

Билет 18