К расчету теплообменных аппаратов

Целью теплового расчета является определение поверхности теплообмена, а если

последняя известна, то целью расчета является определение конечных температур

рабочих жидкостей. Основными расчетными уравнениями теплообмена при стационарном режиме являются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса. Уравнение

теплопередачи:

Q = k·F·(t₁ – t₂),

где Q — тепловой поток, Вт,

k - средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2град), F — поверхность теплообмена в аппарате, м², t₁ и t₂ - соответственно температуры горячего и холодного теплоносителей.

Уравнение теплового баланса при условии отсутствия тепловых потерь и фазовых

переходов:

Q=m₁ Δt₁ = m₂ Δt₂

или

Q= V₁ ρ₁ C_p1 (t^/₁- t^//₁) = V₂ ρ₂ C_p2 (t^//₂- t^/₂)

V₁ ρ₁ и V₂ ρ₂ - массовые расходы теплоносителей, кг/сек, с

C_p1 и C_p2 -средние массовые теплоемкости жидкостей в интервале температур, соответственно от t^/ до t^//,

t^/₁ и t^//₁ – температуры (горячей) жидкости соответственно при входе в аппарат и выходе

t^/₂- t^//₂ – температуры (холодной)жидкостей при входе в аппарат и выходе

Величину произведения V₁ ρ₁ C_p1=W [Вт/град] называют водяным или условным эквивалентом

W₁/ W₂=(t^//₂- t^/₂)/ (t^/₁- t^//₁)

W2, W1 - условные эквиваленты горячей и холодной жидкостей.

При прохождении через теплообменный аппарат рабочих жидкостей изменяются

температуры горячих и холодных жидкостей.

На изменение температур большое влияние оказывают схема движения жидкостей и величины условных эквивалентов. На рисунке 1 представлены температурные графики для аппаратов с прямотоков, а на рис.2 для

аппаратов с противотоком.

Рис.1 Прямоточное движение

Рис.2. Противоочное движение