Рекуперативные аппараты периодического действия

Гидравлический расчет

Как уже отмечалось, при выполнении проектных расчетов стремятся использовать стандартные теплообменные аппараты. Для многих из них по результатам испытаний натурных образцов получены эмпирические зависимости гидравлического сопротивления теплообменника в целом по каждому из теплоносителей от скорости последних (для капельных жидкостей) или от их массовой скорости (для газообразных сред), ст., например, формулы для расчета сопротивления, стандартных калорифе­ров в § 2.10.

При отсутствии таких зависимостей или при существенном отличии условий эксплуатации теплообменников от стандартных выполняют их детальный гидравлический расчет. Тогда полное гидравлическое сопро­тивление теплообменного аппарата по любому из теплоносителей пред­ставляют в виде суммы сопротивлений трения в каналах теплообменной поверхности Δр_т, местных сопротивлений вследствие необратимых по­терь при вдоде потока в каналы и выходе из них Δр_вх и Δр_вых, прочих местных сопротивлений Δр_м, обусловленных внезапным расширением, сужением, поворотами потока в проточной части теплообменника, вклю­чая штуцера, распределительные камеры и т. п.

Рекуперативные аппараты периодического действия широко приме­няют в промышленности. К ним относят реакционные аппараты, вароч­ные и запарочные котлы, водоподогреватели-аккумуляторы (бойлеры-аккумуляторы); автоклавы и т. д. Аппараты периодического действия предназначены для нагрева воды, различных сред и материалов и под­держания необходимого температурного уровня и давления в них в те­чение некоторого периода времени. За время нагревания и стабилиза­ции в воде или другой среде накапливается теплота, протекают хими­ческие реакции, а затем вода отпускается потребителю, а обработанная, среда охлаждается. Темп и время нагревания определяются назначением аппаратов, технологией, производства и физическими свойства­ми среды.

Водоподогреватели-аккумуляторы предназначены для снятия пико­вых тепловых нагрузок отопительной системы и горячего водоснабже­ния. В этом случае большую массу воды можно нагревать в течение длительного промежутка времени теплоносителем с относительно низ­кой температурой. Нагретая в бойлерах-аккумуляторах вода, как прави­ло, расходуется в течение короткого промежутка времени, например, в душевых промышленных предприятий.

Во всех аппаратах периодического действия происходит нестацио­нарный теплообмен. Уравнение теплопередачи при нестационарном режиме работы имеет вид

, (2.69)

где τ – время работы аппарата; Δt – средний температурный напор за время τ.

При периодическом процессе нагревания или охлаждения могут из­меняться со временем температуры как обоих теплоносителей, так и только одного из них. Последнее имеет место, например, в бойлерах-аккумуляторах с паровым обогревом. Рассмотрим наиболее общий слу­чай, когда изменяются температуры обоих теплоносителей (рис. 2.24).

Уравнение теплопередачи и теплового баланса для всей поверхности теплообмена F за интервал времени d τимеет вид

. (2.70)

Здесь Δt – средняя разность температур между теплоносителями в момент времени τ; t₁ – текущее значение температуры греющего, тепло­носителя b dt₂- изменение температуры нагреваемой воды за время d τ. Температурный напор Δt в момент времени т рассчитывается как

Дата добавления: 2014-11-29