Тепловой изоляцией называют любое покрытие, способствующее уменьшению теплового потока через данную поверхность. 4 страница

(63)

где — постоянная, учитывающая влияние на теплообмен всех факторов, кроме плотности теплового потока .

Для конденсатора расчетная формула коэффициентов теплоотдачи при конденсации на многорядном пучке труб имеет вид

(64)

При постоянной температуре конденсации и неизменной конструкции аппарата уравнение (19.64) можно представить в виде

(65)

где

— постоянная, учитывающая влияние на теплообмен всех факторов, кроме температурного напора .

Для графоаналитического расчета зависимости (63) и (65) представляют в виде функции . Из уравнения (63) можно получить

(66)

где (рис. 10, а).

Аналогично из уравнения (65) получаем

(67)

где (рис. 10, б).

Плотность теплового потока от внутренней стенки трубы к воде (конденсатор) или от хладоносителя к стенке трубы (испаритель) с учетом всех термических сопротивлений, кроме сопротивления со стороны хладагента, определяется по формуле

(68)

Здесь плотность теплового потока должна быть отнесена к наружной поверхности, т.е. как было принято при определении .

Температурный напор для расчета испарителя и – конденсатора.

Для неоребренных труб ; .

При графоаналитическом методе (рис. 10, в, с) по оси абсцисс в масштабе откладывают значение . Из противоположных концов полученного отрезка, задаваясь рядом значений и , строят зависимости и , используя уравнения (66)–(68), причем выражение (68) является уравнением прямой линии, т. е. для ее построения достаточно двух точек, одна из которых соответствует , а вторая любой величине. При этом , а величины и изменяются от до . Пересечение кривых на графике – точка Р (рис. 10, в для испарителя и рис. 10, с для конденсатора) соответствует стационарному режиму работы аппарата, при котором .

6. По известному значению средней плотности теплового потока , oтнесенного к наружной поверхности, и тепловому потоку определяют требуемую площадь наружной поверхности теплообмена — по формуле (52). Величины и находят из соотношения (61).

В дальнейшем при конструктивном расчете делают компоновку аппарата и определяют его длину, число ходов, число труб, диаметр обечайки и т. п. При проектном расчете выбирают ближайший по площади поверхности аппарат, для которого выполняют проверочный расчет.

1.5.3

Проверочный расчет теплообменного аппарата

В настоящее время достаточно строгие методы проверочного расчета существуют только для рекуперативных теплообменников, у которых коэффициенты теплоотдачи в процессе переноса теплоты остаются неизменными и не зависят от температурных напоров. Целью проверочного расчета аппарата заданной конструкции является определение его производительности и температур потоков на выходе , (рис. 9) при заданных площади поверхности теплообмена , расходах сред , и их температурах на входе , .

На первом этапе исходя из конструкции аппарата определяют действительные скорости движения каждой из сред и по ранее описанной методике рассчитывают коэффициент теплопередачи. Теплофизические характеристики каждой из сред (, , и т.д.) принимают равными принятым при определении требуемой поверхности теплообмена. В случае если проводится проверочный расчет эксплуатируемого аппарата при переводе его на другой режим работы, в качестве первого приближения можно принять значения теплофизических характеристик по температурам и , или (с учетом ожидаемых изменений в процессе) по приближенным средним температурам и с последующим их уточнением по результатам расчета.

Примем, что аппарат противоточный и тепловой эквивалент потока

, что соответствует теплообменнику по рис. 9, б, в. Конечная температура потока определится по уравнению

(69)

а потока — по уравнению

(70)

Тепловой поток в аппарате

(71)

Здесь величина Ф для противотока определяется уравнением

(72)

Таким образом, рассчитав коэффициент теплопередачи для данного аппарата с площадью поверхности , к которой этот коэффициент отнесен, можно определить по формулам (69)–(71) величины , и

В конденсаторе и испарителе температуры жидкого хладагента не изменяются: (рис. 9, б, в), тогда тепловой эквивалент потока хладагента бесконечно велик: . В этом случае прямоток и противоток равнозначны и при условии, что , уравнение (72) примет вид

(73)

Однако такой метод для проверочного расчета испарителей и конденсаторов является приближенным, так как их тепловая нагрузка зависит от температур конденсации и кипения, а коэффициент теплопередачи .

Можно предложить следующую схему приближенного проверочного расчета этих аппаратов. При заданных расходах , , температурах сред , и тепловом потоке по уравнению (71) находят значение вспомогательной функции , обеспечивающее данный режим работы аппарата. Этому режиму соответствует предельное минимальное значение коэффициента теплопередачи, определяемое по уравнению (73), которое после преобразований можно представить в виде

(74)

При заданных и конструкции аппарата известна также и величина по уравнению (63) находят коэффициент теплоотдачи при кипении, а по уравнению (65) при конденсации. Для этого последнее уравнение преобразуют в функцию :

(74)

откуда , или

(75)

Для заданной конструкции уточняют значение скорости потока b и определяют коэффициент теплопередачи аппарата с учетом всех возможных термических сопротивлений . Если полученное значение равно рассчитанному по уравнению (74) значению k, то аппарат будет работать в заданном режиме. Если , то аппарат сможет обеспечить нормальную работу холодильной машины в более благоприятных условиях (при повышенной температуре кипения или пониженной температуре конденсации), что также приемлемо. При заданные условия не могут быть обеспечены и требуется или увеличить площадь поверхности, или допустить работу машины при параметрах, менее благоприятных, чем расчетные.

Если температуры сред вдоль поверхности теплообмена изменяются незначительно (), то можно принять . Из уравнения теплового баланса (49) определяют конечные температуры потоков:

;

(76)

где тепловой поток может быть найден по уравнению (51):

(77)

После подстановки в него значений и , по (76) имеем

(78)

Дата добавления: 2017-01-14