Студопедия

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)

Расчет водонагревателя – аккумулятора с водяным обогревом

Читайте также:
  1. I. Актуарные расчеты, их виды и источники.
  2. I. Учет расчетов с учредителями
  3. II. Расчет учебного времени
  4. II. Расчет учебного времени
  5. II. Учет оплаты труда и расчетов по ней.
  6. II. Учет расчетов с разными дебиторами
  7. III. .Методические рекомендации по расчетам внешнеторговых цен
  8. III. Расчет учебного времени
  9. III. Расчет учебного времени
  10. III. Учебные вопросы и расчет времени
  11. III. Учебные вопросы и расчет времени
  12. III. Учебные вопросы и расчет времени

На рис. 3.6 изображены схемы аппарата и соответствующий ей график изменения температур греющей и нагреваемой воды в зависимости от времени [2,4].

 

Рис. 3.6. График изменения температур в водонагревателе-аккумуляторе с водяным обогревом.

 

Особенность режима работы такого аппарата состоит в том, что температура греющей воды на выходе из аппарата возрастает во времени при постоянных расходе G1и начальной температуре. Это объясняется тем, что вода в аккумуляторе нагревается и для ее последующего нагрева требуется все меньший и меньший перепад температуры. Расчет при этом усложняется, так как приходится использовать две переменные во времени t1и t2. Дифференциальные уравнения теплопередачи и теплового баланса запишутся в виде

 

, (3.6)

 

где G1c1и G2c2 - теплоемкости массовых расходов теплоносите­лей; - элемент времени, в течение которого температура воды повышается на dt, с; k - коэффициент теплопередачи, ; F— поверхность нагрева, м2; - средняя логарифмическая разность температур, она определяется как

 

,

 

где , t1 и t2температуры греющей и нагреваемой воды в рассматриваемый промежуток времени .

Подставив в уравнение (3.6) выражение для , получим:

 

.

 

Определим температуру t1:

 

 

Введем обозначение A = kF/G1с1.

Температура греющей воды на выходе из аппарата

 

. (3.7)

 

Подставив в уравнение (3.6) значение переменной t1из уравнения (3.7) и сделав преобразования, получим:

;

;

.

 

Левую часть уравнения интегрируем в пределах от 0 до , а правую - в пределах от начальной температуры до конечной :

 

. (3.8)

 

Из уравнения (3.8) определяется удельная производитель­ность аппарата:

 

;

;

;

. (3.9)

 

где kF и коэффициент теплопередачи k определяются по формуле для плоской стенки (2.12). По известным kF и k однозначно определяется поверхность нагрева аппарата F = kF/k.

 

Средняя температура воды определяется приближенно по формуле

 

. (3.10)

 

По значению температуры можно определить коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой воде.

Среднее значение температуры греющей воды находится по формуле

 

, (3.11)

 

где и - температуры греющей воды на выходе аппарата в начальный момент и в конце процесса.

 

Если поверхность аппарата задана, то конечная температура нагреваемой воды в зависимости от времени нагрева определяется из уравнения (3.8):

 

где

.

 

Средняя температура греющей воды на выходе определяется из уравнения теплового баланса



 

,

откуда

. (3.12)

 

Принагревании воды или других сред в аппаратахпериодического действия часть теплоты греющего теплоносителя расходуется на нагревание корпуса аппарата и тепловой изоляции и компенсацию тепловых потерь в окружающую среду. Для учета затрат теплоты на нагрев конструкции в полученные выше формулы вместо обычно подставляют полную теплоемкость аппарата, заполненного нагреваемой средой: , где и , и - массы и удельные теплоемкости элементов конструкции аппарата и изоляции.

 

3.3. Определение коэффициента теплопередачи для водонагревателя – аккумулятора.

 

Коэффициенты теплопередачи определяются по формулам 2.11, 2.12, как для аппаратов непрерывного действия.

Коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенкам трубы определяется как для аппаратов непрерывного действия по ранее рассмотренным уравнениям 2.15 - 2.21.

Особенностью расчета аппаратов периодического действия является то, что теплоотдача от поверхности теплообмена к нагреваемой среде осуществляется при естественной конвекции.

Особенностью водонагревателей – аккумуляторов по сравнению с другими, рассмотренными ранее теплообменниками непрерывного действия является то, что теплоотдача к нагреваемой воде в них осуществляется в большинстве случаев при ее естественной конвекции.

Коэффициент теплоотдачи от вертикальных и горизонтальных труб при естественной конвекции жидкости и газа в большом объеме может быть определен по формуле М. А. Михеева

 

,

 

где Gr – число Грасгоффа, ; Pr – число Прандтля.

 

Для расчетов по уравнению физические свойства берут при средней температуре пограничного слоя . В качестве определяющего геометрического размера принимают высоту вертикальной поверхности или наружный диаметр трубы. Для горизонтальных труб , для вертикальных труб или рубашки , h – высота вертикальной поверхности теплообмена.

Формула применима для жидкостей и газов при . В ней обозначено:

 

; ,

 

где - температура теплоотдающей поверхности стенки; - средняя температура жидкости; - физические константы жидкости (коэффициенты теплопроводности, кинематической вязкости и объемного расширения жидкости) при температуре пограничного слоя ; l – характерный размер: для горизонтальных труб (- наружний диаметр трубки), для вертикальных трубок ; h – высота трубки.

Величины А и m зависят от произведения GrPr В практических расчетах принимают следующие соотношения (табл. 3.1)

 

Таблица 3.1. Значение констант уравнения 3.13

Режим GrPr А m
1,18 1/8
0,54 1/4
0,135 1/3

 

При первом режиме теплота передается в основном теплопроводностью, так как теплоотдача слабо зависит от величины GrPr. При втором режиме теплота передается в основном свободной (естественной) конвекцией при ламинарном течении теплоносителя. При третьем режиме теплота передается свободной конвекцией при смешанном и турбулентном движении теплоносителя.

В аппаратах с мешалками, имеющими поверхность теплообмена в форме рубашек или змеевиков, процесс теплоотдачи из-за перемешивания жидкости протекает очень интенсивно. Это происходит вследствие значительной скорости обтекания циркуляционными токами жидкости поверхностей теплообмена. Интенсивное перемешивание обеспечивает равномерность температуры практически по всему объему среды, т. е. в этих аппаратах гидродинамическая структура потоков наиболее близка к модели идеального смешения.

Коэффициент теплоотдачи в аппаратах со змеевиками, рубаш­ками и мешалкой можно определить по уравнению

 

, (3.14)

 

где , - центробежный критерий Рейнольдса; D -диаметр аппарата; - диаметр окружности, описываемый, мешалкой; n -частота вращения мешалки; - вязкость жидкости при температуре стенки аппарата или змеевика; - вязкость жидкости при средней температуре - .

Значение остальных физических констант следует брать при средней температуре жидкости.

Для аппаратов с рубашками А = 0,36, т = 0,67; для аппаратов со змеевиками А = 0,87, т = 0,62; в качестве определяющего размера принимается наружный диаметр змеевика.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Расчет водонагревателя – аккумулятора с водяным обогревом

Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 579; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.80.132.10
Генерация страницы за: 0.009 сек.