Определение тепловой нагрузки аппарата

Уравнение теплового баланса

Тепловой баланс

Он основан за счет сохранения энергии.

1) Уравнение теплового баланса

GI₁+gi₁=GI₂gi₂

G,g - количество горячего и холодного теплоносителя

I,i - энтальпия удельная. горячего и холодного теплоносителя(количество тепла содержащегося в 1 кг. теплоносителя)

G(I₁-I₂)=g(i₁-i₂)

2) Количество тепла, отданное горячим теплоносителем.

Q_г=G(I₁-I₂)

3) Количество тепла, принятое холодным теплоносителем.

Q_x=g(i₁-i₂)

4)Уравнение теплового баланса в общем виде

Q_гор=Q_хол+Q_п

Q_п - потери тепла в окружающую среду (3-5%)

I. Если необходимо охладить количество горячего теплоносителя, то тепловую нагрузку аппарата определяют по уравнению:

Q_гор=Gc(T₁-T₂), Вт

где, T₁-T₂-перепад температур

c - удельная теплоемкость

II. Если необходимо нагреть количество холодного теплоносителя, то тепловая нагрузка аппарата определяется по уравнению:

Q_хол=gc(t₂-t₁), Вт

Тема: Передача тепла через плоскую стенку

1. Общее уравнение передачи тепла

Q=kFΘ_(T-t)

k- коэффициент теплопередачи

F – поверхность теплообмена

T-t – температурный напор или разность

2. Уравнение передачи тепла конвекцией со стороны горячего тепла:

Q₁=α₁FQ_ст1

3. Уравнение передачи тепла конвекцией со стороны холодного теплоносителя: Q₂=α₂FQ_ст2

4. Уравнение теплопроводности:

Q_ст=λFΘ_стτ/δ

2) Qст₁=T-t_ст1=Q₁/α₁F

3) Qст₂=tст2-t=Q₂/α₂F

α – коэффициент теплоотдачи

δ – толщина стенки

5. Плотность теплового потока:

Q/F=q Вт/м²

Величины обратные коэффициентам теплоотдачи называется теплопроводностью

λ=1/ k =α₁+δ/λ+1/α₂

удельными термическими сопротивлениями

r=r₁+r_ст+r₂

r – удельное термическое сопротивление

λ – коэффициент теплопроводности

Таким образом коэффициент теплопередачи через плоскую стенку определяется уравнением:

k=1/(1/α₁+ δ/λ+1/α₂)

Тема. Нагревающие агенты

1) Водяной пар.

Водяной пар является наиболее распространенным теплоносителем. Важным достоинством насыщенного водяного пара является постоянство температур конденсации при данном давлении, что позволяет точно поддерживать температуру нагревания, а также её регулировать, изменяя давления.

Достоинства	Недостатки
ü Водяной пар дешевый, доступный, нетоксичный, пожаробезопасный.	ü Это то, что рост температуры его насыщения связан с его повышенным давлением.

Применяют насыщенный водяной пар для нагревания t=150-180° C при p=0,5-1,2МПа.

Существует два способа нагревания водяным паром: обогрев острым паром и обогрев глухим паром.

При нагревании острым паром, водяной пар вводится непосредственно в среду.

При нагревании глухим паром теплота подается через стенку.

2) Горячая вода используется для нагрева до 100°C.

Может быть использован также водяной конденсат. Коэффициент теплоотдачи при нагревании горячей водой, во много раз ниже коэффициентов теплоотдачи водяного конденсата.

3) Высокотемпературный органический теплоноситель (ВОТ)

ВОТ применяется как в жидком так и в парообразном состоянии для нагревания до t=400°C. В качестве ВОТ применяют: глицерин, нафталин, этиленгликоль, дифенил.

Наибольшее применение получила смесь состоящая из дифенила и дифенилоксида называемые дифенильная смесь.

Достоинства	Недостатки
ü получение высоких температур без применения высоких давлений; ü обладает большой термической стойкостью и низкой температурой плавления.	ü пары дифенильной смеси вызывают коррозию металлов.

4) Топочный газ

Обогрев топочным газом применяется там, где требуется применение высоких температур. Топочные газы помогают осуществлять нагрев 1100°C. Они образуются при сжигании жидкого и газообразного топлива в специальных топках.

Достоинства	Недостатки
ü применение высоких температур	ü неравномерность нагрева; загрязненность.

5) Электронагрев - нагревание электрическим током обеспечивает равномерный и быстрый нагрев, легкое регулирование степени нагрева.

Достоинства	Недостатки
ü Электронагрев прост и удобен, компактен.	ü относительно дорог.

Применяют индуктивное нагревание, высокочастотное нагревание, нагревание электродугой.