Расчет водонагревателя – аккумулятора с паровым обогревом

На рис. 3.5 приведены схема такого аппарата и график зависимости температур воды и пара от времени нагрева[2,4].

Рис. 3.5. График изменения температур в водонагревателе – аккумуляторе с паровым обогревом.

Пар нагревает воду в аппарате и конденсируется при температуре, соответствующей его давлению. Количество воды, нагреваемой в аппарате, G₂ постоянно во времени. Поскольку температура конденсации пара постоянна во времени, а температура воды возрастает, температурный напор уменьшается во времени. Поэтому уменьшаются производительность аппарата и потребный расход пара.

Дифференциальные уравнения теплопередачи и теплового баланса для элемента времени , в течение которого температура воды повышается на , имеют вид:

, (3.1)

где - количество воды, нагреваемой в аппарате, ; - удельная теплоемкость воды, нагреваемой в аппарате, ; - температурный напор,; - коэффициент теплопередачи, ; - поверхность нагрева аппарата,; - элемент времени, в течение которого температура воды повышается на , ; - потребный расход пара,; - энтальпия греющего пара, ; - энтальпия конденсата греющего пара, .

Этим уравнения выражают равенство расходов теплоты, отданной паром, переданной через поверхность нагрева и полученной водой.

Обозначив начальную температуру нагреваемой воды , а конечную по прошествии , , через , из уравнения (3.1) получим:

;

после интегрирования

;

. (3.2)

Величина носит название удельной тепловой производительности водонагревателя – аккумулятора.

Коэффициент теплопередачи для плоской стенки вычисляется по формуле.

Средняя за время температура нагреваемой воды, необходимая для определения коэффициента теплоотдачи от стенки к воде, находится из выражения

. (3.3)

В некоторых случаях при проектировании установки задаются поверхностью нагрева аппарата, и определяют конечную температуру воды. Для этого необходимо определить из уравнения (3.2)

. (3.4)

Расход пара в зависимости от времени рассчитывается по формуле

. (3.5)

Дата добавления: 2014-01-20