Схемы движения теплоносителей в ТА. Температурный напор

Различают следующие схемы движения теплоносителей:

1) прямоток (направление греющего и нагреваемого теплоносителей совпадают); индекс 1 – греющий теплоноситель, индекс 2 – нагреваемый.

2) противоток. Самый эффективный т.к. температура нагреваемого теплоносителя на выходе из ТА (t₂^’’) может быть больше температуры греющего теплоносителя на выходе из ТА (t₁^’’), что невозможно при прямотоке.

3) перекрестный ток;

4) смешанный ток;

5) многократный смешанно-поперечный ток.

Рассмотрим прямоточный ТА или прямоток.

Предварительно запишем уравнение теплового баланса ТА: количество теплоты, отданное греющим теплоносителем, равно количеству теплоты, воспринятым нагреваемым теплоносителем, с учетом потерь теплоты в ОС:

(1)

Если теплоноситель изменяет свое агрегатное состояние (либо конденсируется, либо кипит), то уравнение теплового баланса ТА записывается через разность теплосодержаний (энтальпий):

коэффициент сохранения теплоты >0,98.сителя на

Введем понятие водяной эквивалент или полная теплоемкость массового расхода теплоносителя – представляет собой произведение массового расхода теплоносителя на удельную теплоемкость:

Водяным эквивалентом называют такой расход воды, который переносит столько же теплоты, сколько 1 кг действительно теплоносителя (в час или в секунду). Тогда уравнение теплового баланса через водяные эквиваленты будет:

(2)

Из (2) следует:

(3)

Отношение водяных эквивалентов обратно пропорционально разности температур теплоносителя (чем больше W, тем меньше изменяется его температура по поверхности).

Рассмотрим температурный график для прямотока:

Рисунок 5.1 – к определению среднего температурного напора

В общем случае, температура вдоль поверхности теплообмена изменяется по экспоненте и без вывода температурный напор уменьшается по экспоненте:

… ………………..(4)

k – коэффициент теплопередачи ТА;

F – поверхность теплопередачи ТА;

В общем случае температурный напор может быть определен как средняя логарифмическая величина:

(5)

Если то с точностью до 3 % Δt_ср можно считать как Δt_{ср.ариф}

(6)

Формулы 5 и 6 справедливы для прямотока и противотока. И при противотоке Δt_ср. – максимальный, следовательно из уравнения теплопередачи

(7)

в противоточном ТА будет меньшей поверхность и следовательно, меньше капитальные вложения.

k – считается как для плоской многослойной стенки:

K рассчитывается даже для кожухотрубного ТА, где поверхность сделана из маленьких труб, когда (d₂/d₁) ≤ 2/

Для других схем движения вводится поправка на схему движения теплоносителя и Δt рассчитывается по выражению:

(8)

берется в справочниках по графикам

Дата добавления: 2014-01-04