Desktop / задача 6
.docПри расчете теплообменных аппаратов изменение температур теплоносителей при их движении по теплообменнику учитывается введением в расчетную формулу среднего логарифмического температурного напора Δt. Влияние остальных факторов учитывают введением коэффициента теплопередачи k, который по физическому смыслу представляет собой количество тепла, передаваемого в единицу времени через единицу поверхности нагрева при разности температур между теплоносителями в один градус. Формула для расчета количества тепла, передаваемого в теплообменном аппарате за единицу времени, имеет вид: (1) Где Q – количество теплоты, Вт; k – коэффициент теплопередачи, Вт/м2·К; F – площадь поверхности теплообмена, м2; - разность температур между двумя теплоносителями. Рассмотрим теплообменник, по которому циркулируют горячий и холодный теплоноситель. Температуру горячего теплоносителя на входе и выходе, соответственно, обозначим как t1н и t1к. Также температуры холодного теплоносителя на входе и выходе будут обозначаться, как t2н и t2к. На рисунке 1.1 показано распределение температур для теплообменника при прямотоке (а) и противотоке (б). Рис 1.1 Распределение температур по длине теплообменника при противотоке (а) и прямотоке (б) Если теплоносители движутся прямотоком, то среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой жидкостями выражается в виде следующей формулы: ∆tср= (2) Где и - соответственно, начальная и конечная разности температур между теплоносителями (на концах теплообменника). В случае противотока среднелогарифмическая разность температур определяется нижеприведенным соотношением 3: ∆tср= Где и - больший и меньший температурные напоры на концах теплообменников. Если изменение разности температуры теплоносителей в теплообменном аппарате незначительно, то вместо среднего логарифмического напора можно воспользоваться среднеарифметическим напором: (3) При – разница между среднеарифметическим и среднелогарифмическим напорам не превышает 3%. Коэффициент теплоотдачи k в теплообменных аппаратах обычно определяют по формулам для плоской стенки, т.к. трубки теплообменников имеют небольшую толщину по сравнению с их диаметром. Полученные формулы позволяют сравнить среднетемпературные напоры при различных схемах движения теплоносителей. Анализ их показывает, что при одинаковых температурах теплоносителей на входе и выходе из теплообменного аппарата, в противоточном теплообменнике температурный напор получается наибольшим. Для определения коэффициента теплопередачи требуется знать количество тепла, переданного за единицу времени в теплообменном аппарате, среднюю разность температур Δt между горячим и холодным теплоносителями и размер поверхности F. Количество тепла определяется по расходу теплоносителей, их теплоемкости и изменению их температуры в теплообменном аппарате. В идеальном аппарате, работающем без теплообмена с окружающей средой, количество тепла, отданное горячим теплоносителем Q1 (4), должно равняться количеству тепла Q2 (4), полученному холодным теплоносителем: (4) (5) Где , - количество теплоты, отданное/принятое теплоносителем; , - плотности теплоносителей, кг/м3; , - удельные теплоемкости теплоносителей, Дж/кг·К; , - начальная и конечная температура горячего теплоносителя, K; , - начальная и конечная температура холодного теплоносителя, К.