КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Движущая сила тепловых процессов
Движущей силой тепловых процессов является разность температур сред, при наличии которой тепло передается от среды с большей tо к среде с меньшей tо. При теплопередаче от одного теплоносителя к другому разность между температурами теплоносителей не сохраняет постоянного значения вдоль поверхности теплообмена. Потому в тепловых расчетах, где применяется основное уравнение теплопередачи к конечной поверхности теплообмена, необходимо пользоваться средней разностью температур или температурным напором. При выводе формулы для ∆tср. рассмотрим теплообменник, работающий прямотоком. Сделаем рисунок. С одной стороны стенки с поверхностью F движется более нагретый теплоноситель с нач.tо- t1н, теплоемкостью с1 (), расходом G1 (кг/с). С другой стороны – менее нагретый теплоноситель с нач..tо- t2н, теплоемкостью с2, расходом G2. Причем примем, что теплоемкости постоянны в течении всего процесса теплообмена. Теплообмен происходит через стенку, площадь поверхности которой F. Процесс теплопередачи установившийся. Вследствие теплообмена, по мере течения теплоносителей вдоль стенки их температуры будут изменяться и, следовательно, и разность температур ∆t между теплоносителями. Возьмем элемент поверхности dF. На элементе поверхности dF более нагретый теплоноситель охлаждается на dt1 град., а менее нагретый нагревается на dt2 град. Значит для элемента поверхности dF можно записать уравнение теплового баланса: Введем водяные эквиваленты: dQ = G1с1(-dt1) = G2с2dt2, G1с1 = W1, G2с2 = W2. (Произведение расхода теплоносителя G на его теплоемкость называется водяным эквивалентом W. Численно W означает кол-во воды, которое по своей тепловой емкости эквивалентно количеству тепла, необходимого для нагревания теплоносителя на 1оС при заданном его расходе.).
dQ = W1(-dt1) = W2dt2 Знак “ - “ означает, что более нагретый теплоноситель охлаждается. -dt1 = ; dt2 = ; Сложим: d(t1 – t2) = - dQ(), обозначим ( ) = m, d(t1 – t2) = ; d(∆t) = -; dQ = - . ( a ) В соответствии с основным уравнением теплопередачи: dQ = KdF∆t (б) Приравниваем (а) и (б):
d(∆t) = - KdF∆t m. (в) Разделим переменные и проинтегрируем выражение (в) в пределах изменения ∆t (от t1н-t2н = ∆tн до t1к-t2к = ∆tк) и dF (от 0 до F). При этом считаем, что K=Const. Тогда: , где ∆tн и ∆tк – концевые движущие силы. ℓn (г) Запишем уравнение теплового баланса для всей поверхности F: Q = W1(t1н – t1к) = W2(t2н – t2к); W1 = ; W2 = ; m = имея в виду ∆tн = t1н-t2н, ∆tк = t1к-t2к, получим m = ; Подставим в (г) ℓn ; откуда Q = . (*) Сопоставим полученное выражение с основным уравнением теплопередачи. Видно, что ∆tср ( средняя движущая сила или средний температурный напор) представляет собой среднелогарифмическую разность температур: ∆tср = (**) Уравнение (*) является уравнением теплопередачи при прямотоке теплоносителей. С помощью (*) по известным Q тепловой нагрузке и известным tн1,2 и tк1,2 теплоносителей можно определить величину поверхности теплообмена F. Из уравнения (г) следует: ∆tк = ∆tн℮-mKF. Это означает, что при прямотоке температуры теплоносителей изменяются ассимптотически. Уравнение (**) справедливо и для противотока, если в него подставить соответственно ∆tδ и ∆tм. ∆tδ = t1к – t2н ; ∆tм= t1н – t2к Если ; (), то ∆tСР с достаточной точностью можно определить как среднеарифметическую разность: ∆tср = (∆tк +∆tн).
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 423; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |