1.5. Теплоносители

Выбор теплоносителей определяется назначением ТА, условиями его эксплуатации, а также теплофизическими свойствами теплоносите­лей, их доступностью, стабильностью в процессе длительной эксплуата­ции и др.

В однофазной области теплоносители подразделяют на упругие (газы) и капельные жидкости. С точки зрения теплового расчета ТА принципиаль­ного различия между ними нет.

Из теплофизических свойств теплоносителей наиболее важными явля­ются те, которые определяют интенсивность теплоотдачи в каналах ТА.

Плотность и теплоемкостьявляются весьма важными показателями. Теплоносители более высокой плотности и теплоемкости позволяют при небольших перепадах температур между стенкой и, жидкостью отвести или подвести большие тепловые потоки. С этой точки зрения вода имеет значительные преимущества по сравнению с теплоносителями меньшей плотности, например, с воздухом и газами.

Теплопроводностьсущественно влияет на интенсивность теплоотдачи. Чем больше теплопроводность теплоносителя при прочих равных условиях, тем выше коэффициент теплоотдачи в канале ТА. Жидкие металлы, обла­дающие высокой теплопроводностью, имеют преимущества по сравнению с водой и газовыми теплоносителями, у которых теплопроводность неве­лика.

Вязкость зависит от химической природы теплоносителя, давления и температуры. Она существенно влияет на теплообмен и гидравлическое сопротивление. При высокой вязкости при прочих равных условиях задер­живается переход от ламинарного к турбулентному режиму течения жид­кости. Вязкость сильно зависит от температуры и с ее увеличением по­нижается.

Число ПрандтляРг =/ а характеризует теплофизические свойства теплоносителей и является одной из важнейших их характеристик.

2. Методы теплового расчёта

1. Классификация расчётов та

Термодинамические расчёты проводятся с целью выявления термодинамической эффективности процессов переноса теплоты, определения потерь эксергии, эксергического КПД и т.д. В некоторых случаях к термодинамическим относят расчёты термодинамических (теплофизических) свойств рабочих тел.

Конструкторские расчётывыполняются на базе определённой технологической программы специализированного предприятия и разработанных каталогов основных деталей. В соответствии с этими документами и заданным типом ТА при необходимости проводят конструктивные (компоновочные) и прочностные расчёты.

Проектные расчёты проводят для определения площади необходимой теплопередающей поверхности, а в случае многосекционных ТА — числа их секций, схемы соединения секций или аппаратов между собой. Кроме этого, при проведении проектных расчетов детализируют конструкцию ТА, компонуемую, как правило, из стандартизированных или нормализованных деталей, узлов, секций, аппаратов, а также рассчитывают массовые, габаритные, гидравлические, экономические и другие показатели эффек­тивности ТА.

Проектно-конструкторские расчетыв отличие от проектных расчётов ориенти­рованы на нестандартные ТА. Поэтому для этих расчетов характерны ите­рационные процедуры, использующие фрагменты проектных и конструк­торских расчетов.

Поверочные расчетынеобходимы для определения неизвестных концевых температур или требуемых режимных параметров (расход, дав­ление, температура теплоносителей) при заданных конструкциях и схеме тока. В итоге выявляются показатели эффективности ТА.

Проектно-поверочный расчетпоследовательно объединяет в одном расчетном цикле проектный (проектно-конструкторский) и поверочный расчеты. Он необходим, когда площадьFтребуемой поверхности теплопе­редачи ТА, определенную в проектном расчете, увеличивают с целью резер­вирования или запаса, а также в случае округления рассчитанных конст­руктивных размеров до установленных нормами, что может привести к увеличению или уменьшению площади F проектируемого ТА.

Исследовательские расчетывыполняют на основе проектных или поверочных расчетов для оптимизации термодинамических, энергетических, конструктивных или экономических показателей ТА, а также с целью корректировки каких-либо уравнений, используемых в реализуемой математической модели ТА по экспериментальным данным, выявления влияния различных физических величин или условий эксплуатации на по­казатели эффективности ТА, условия переноса теплоты и т д. Как правило, при проведении расчетных исследований выполняются десятки и сотни расчетов по специальному плану, разработанному согласно основным по­ложениям математической теории планирования эксперимента.