Методика выбора теплообменных аппаратов

Теплообменные аппараты различаются:

- конструкцией поверхности теплообмена;

- величиной поверхности теплообмена;

- родом рабочего тела и его параметрами.

Фильтры различаются:

- производительностью;

- качеством очистки;

- конструктивными особенностями.

Выбор теплообменных аппаратов производится, исходя из следующих условий. К таким условиям следует отнести род и физические свойства теплообменивающих тел, массогабаритные характеристики, требования к надежности, технологичность, стоимость. Классификация и конструктивные особенности теплообменных аппаратов, применяемых в СЭУ, рассматриваются в [1]

Основным параметром теплообменного аппарата, при его выборе, служит поверхность теплообмена, определяемая уравнением теплопередачи:

, где:

тепловая мощность (поток тепловой энергии, передаваемый в теплообменном аппарате), кВт.

Тепловая мощность определяется предприятием, разрабатывающим главный двигатель, обслуживаемый системами рабочих сред, нуждающихся в охлаждении или подогреве:

- смазки;

- охлаждения;

- подачи топлива;

- воздуха.

Как исключение допускается для определения тепловой мощности теплообменного аппарата применение статистических зависимостей, приводимых в технической и учебной литературе.

коэффициент теплопередачи, кВт/ К .

Определяется по методикам, составляющим содержание раздела физики “ Теплообмен “.

В решении задач учебного характера могут применяться усредненные значения коэффициентов теплопередачи, содержащиеся в упомянутом выше учебнике.

усредненная разность температур в теплообменном аппарате, град.

Допустимо ее аппроксимировать квадратурной формой:

, где:

:

-. температуры греющей среды на входе и выходе из теплообменного аппарата, град

- температуры нагреваемой среды на входе и выходе из теплообменного аппарата, град.

Ряд значений температур являются нормативными, назначаемыми проектантами главных двигателей. Так, например температура масла в системе смазки главных ДВС фирмы MAN

при входе в двигатель должна составлять 45С. Температура пресной воды в системе открытого охлаждения главного ДВС на выходе из двигателя принимается равной 80C.. Температура забортной воды фирмой MAN принимается равной 32C.

Остальные неизвестные температуры могут быть найдены по формулам теплового баланса:

, где:

- тепловая энергия, передаваемая в теплообменном аппарате, кДж/с;

- расход среды, /c,

теплоемкость среды, кДж/ кг -К.

плотность среды, кг/

Выбор теплообменного аппарата, согласно установленным выше показателям, следует производить из типовых образцов, выпускаемых промышленностью.

Однако найти среди типовых образцов теплообменник соответствующий расчетным требованиям мало вероятно. Отсюда следует принимать теплообменник с ближайшей большей поверхностью теплообмена. Приведение температуры рабочих сред в соответствие с их расчетными значениями осуществляется в автоматическом режиме путем обвода теплообменного аппарата частью расхода жидкости.

Регулирование температур в системах охлаждения и смазки требуется также в связи с изменением тепловыделения в главном двигателе, что вызывается переменой режима его работы, а также изменением внешних условий, в частности изменением температуры забортной воды. На рис 3.8 показана возможная принципиальная схема регулирования температуры рабочей среды путем байпасирования теплообменного аппарата. В этом случае температура рабочей среды на выходе из теплообменного аппарата устанавливается в результате смешивания среды, проходящей теплообменный аппарат со средой байпасного трубопровода с температурой равной температуре среды на входе в теплообменник.

Система автоматического регулирования поддерживает заданную температуру рабочей среды, воздействуя на клапан распределяющей потоки среды между теплообменным аппаратом и байпастным трубопроводом.

В качестве регулируемого параметра следует принимать

температуру рабочей среды за теплообменным аппаратом.

В этом случае температура среды за теплообменным аппаратом будет определяться формулой:

, где:

расход среды через теплообменный аппарат, /с,

температура среды на выходе из теплообменного аппарата, град;

расход среды в байпастном трубопроводе, /с,

температура среды за байпастным трубопроводом, равная температуре на входе в теплообменник, град;

- общий расход среды в системе, /с,

теплоемкость среды, кДж/-К.

. Интересен вариант системы охлаждения судовой ДЭУ с “килевым” охладителем пресной воды в системе охлаждения ДВС. Сравнительные особенности подобной системы излагаются в учебнике [ 2]. В приложении 1 к “Конспекту лекций” выполнено исследование и расчет системы с “килевым” охладителем, а также системы с охлаждением пресной воды непосредственно через борт судна без теплообменников.

Датчик температуры

Рис 3.8. Принципиальная схема регулирования температуры рабочей среды байпасированием теплообменного аппарата.

Дата добавления: 2014-01-13