8823
.pdf
Таблица 5.1
Значения коэффициентов местных сопротивлений в теплообменниках
Местное сопротивление |
Коэффициент |
|
|
Входная или выходная камера (удар и поворот) |
1,5 |
|
|
Поворот на 180° внутри камеры при переходе из одного пучка |
2,5 |
трубок в другой |
|
|
|
Поворот на 180° при переходе из одной секции вдругую через |
2,0 |
колено |
|
|
|
Поворот на 180° через перегородку в межтрубном пространстве |
1,5 |
|
|
Поворот на 180° в U-образной трубке, огибание перегородок, |
0,5 |
поддерживающих трубки |
|
|
|
Вход в межтрубное пространство |
1,5 |
|
|
Вход в трубное пространство и выход из него |
1,0 |
|
|
Круглые змеевики |
0,5 |
|
|
Вентиль проходной d = 50 мм при полном открытии |
4,6 |
|
|
То же d = 400 мм |
7,6 |
|
|
Задвижка нормальная |
0,5÷1,0 |
|
|
Кран проходной |
0,6÷2,0 |
|
|
Угольник 90° |
1,0÷2,0 |
|
|
Обобщенную формулу (5.4) применяют для гидравлического расчета различных теплообменных аппаратов поверхностного типа. При подборе механизма, создающего циркуляцию теплоносителя в теплообменных аппаратах (насоса, вентилятора и т. д.), необходимо также учитывать потери
давления |
в соединительных коммуникациях: трубопроводах, |
каналах. |
Кроме того, |
при подъеме насосом жидкости с разрывом струи на высоту Н |
|
учитывается гидростатическое давление столба жидкости |
|
|
|
, |
(5.6) |
где – ускорение свободного падения. |
|
|
Следовательно, необходимый располагаемый перепад давлений, создаваемый насосом, должен быть равен:
(5.7)
соответствующее значение необходимого напора Н, м, создаваемого насосом,
определяют из выражения
(5.8)
91
Мощность N, кВт, на валу насоса или вентилятора определяют по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где G – расход рабочей среды, кг/с; |
|
– |
гидравлическое сопротивление |
||||||||
аппарата, Па; |
ρ – плотность рабочей среды, |
кг/м3; |
– к. п. д. насоса или |
||||||||
вентилятора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гидравлическое сопротивление |
, Па, насадок в скруббере |
или |
|||||||||
ректификационной колонне определяется по формуле |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.10) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где – коэффициент гидравлического трения; |
H – высота слоя насадки, м; |
– |
|||||||||
гидравлический диаметр насадки, м; |
– плотность газа, кг/м3; |
– скорость |
|||||||||
набегающего потока газа, м/с; |
– площадь среднего живого сечения насадки |
||||||||||
– величина, |
численно равная |
|
свободному |
объему |
насадки |
, м2/м2. |
|||||
Коэффициент трения сухих (неорошаемых) насадок для турбулентного режима при Re>40λ равен 4/Re0,2; для ламинарного режима при Re<40λ равен 35/Re.
Критерий Рейнольдса для насадок
|
|
|
|
|
|
(5.11) |
|
|
|
||||
где |
|
действительная скорость движения газа в насадке, м/с. |
||||
|
||||||
На |
|
рис. 5.1 представлены простейшие схемы включения |
||||
теплообменников. В схеме на рис. 5.1, а) теплообменник подключен к тепловой сети. Горячая вода поступает из подающего трубопровода (со знаком плюс),
проходит по аппарату и, охладившись, уходит в обратный трубопровод (со
знаком минус). В этом случае задается – (располагаемая разность
давлений в прямой и обратной линиях). При проектировании теплообменника
необходимо, чтобы |
, где |
и |
– |
расчетное падение |
давлений в теплообменнике и соединяющих трубопроводах. |
|
|||
Если |
, то расход греющей среды и, как правило, |
|||
теплопроизводительность |
теплообменника |
будут |
меньше |
расчетных; если |
, то соответственно завышается расход греющей среды, при
92
этом окажется бесполезно завышенной поверхность нагрева теплообменника. В
схеме рис.5.1, б) теплообменный аппарат 1 обогревается жидкостью, которая в свою очередь нагревается в змеевике, расположенном в топке 3. В этом случае движущей силой, создающей циркуляцию жидкости, является гравитационный напор , и формула для данного случая примет следующий вид:
|
|
|
(5.12) |
где |
и |
потери давления на трение и местные сопротивления в |
|
теплообменнике |
и змеевике; |
– потери давления в подводящих |
|
трубопроводах. |
|
|
|
Рис. 5.1. Схемы включения теплообменников
а– к теплосети, б – к топке с естественной циркуляцией, в – с разрывом струи,
г– с сифоном, д – последовательное двух, е – параллельное; 1 – теплообменник, 2 – насос, 3 – топка, 4 – бак или колодец, 5 – трубы, 6 – вентили и задвижки.
На рис. 5.1, в) показана схема, в которой теплообменник расположен на некоторой высоте относительно насоса, и теплоноситель сливается в верхний бак с разрывом струи. В этом случае формула (6.4) имеет вид:
(5.13)
На рис. 5.1, г) представлена схема включения теплообменника с сифоном,
когда входной и выходной патрубки трубопроводов погружены в резервуары,
находящиеся под одинаковым давлением. При этом |
= 0. По этой схеме, |
93 |
|
например, включаются конденсаторы паровых турбин электростанций. В схеме рис. 5.1, д) теплообменники включены последовательно, их гидравлические сопротивления суммируются, поэтому
|
|
(5.14) |
где |
падение давления в теплообменниках. В системах с |
|
насосной |
циркуляцией величиной |
обычно пренебрегают. Если |
теплообменники включены параллельно (рис. 5.1, е) и имеют одинаковое гидравлическое сопротивление, расчет ведется по одному из них, наиболее удаленному от насоса. Расход рабочей среды, а, следовательно, и
теплопроизводительность теплообменников, включенных ближе к насосу,
регулируются затем при помощи вентилей. Оптимальная скорость теплоносителя в теплообменнике выбирается исходя из технико-экономических соображений. С повышением скорости теплоносителя растет коэффициент теплопередачи, уменьшаются размеры и соответственно стоимость теплообменника. В то же время увеличивается расход электроэнергии на перекачку теплоносителя.
Литература
1.Голубков Б.Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий/ Б.Н. Голубков, О.Л. Данилов, Л.В. Зосимовский и др.; Под ред. Б.Н. Голубкова.– 2-е изд. перераб.– М.: Энергия, 1979 г.– 544с.
2.Богословский В.Н. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха/ В.Н. Богословский, М.Я.
Поз.- М.: Стройиздат, 1983.– 320с.
3. Исаченко В.П.. Теплопередача/ В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел.-
М., Энергоиздат, 1981.– 415с.
4. Лебедев П. Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки.– 2-е
изд. перераб.– М.: Энергия, 1972.– 320с.
94
5.Крупнов Б.А. Отопительные приборы, производимые в России и Ближнем Зарубежье/ Б.А. Крупнов, Д.Б. Крупнов. 3-е изд. доп. и перераб.– М.: Изд-во Ассоциации строит. ВУЗов, 2010.– 152с.
6.СП 41–101–95 Проектирование тепловых пунктов – М.: Минстрой России,
19976. – 78с.
7. Сухов В.В. Основы конструирования и расчета теплообменных аппаратов.
В.В. Сухов, Г.М. Казаков. – Н. Новгород: ННГАСУ, 1999. – 59с.
8. Казаков Г.М., Теплообменные аппараты с электрообогревом/ Г.М. Казаков,
В.В. Сухов – метод. указания. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2000. – 19с.
9. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. /Под ред. А. М.
Бакластова/-М.: Энергоатомиздат, 1986. – 328с.
10. Архипов Л. И. Данилов О. Л. Сборник задач по промышленным тепломассообменным процессам и установкам - М.: Моск. энерг. ин-тепла,
1985. – 72с.
11. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник /Под. ред. В.
А. Григорьева и В. М. Зорина/ - М.: Энергоатомиздат, 1991. – 588с.
12. ООО ВЕЗА . – http:/hvac-online.ru/company/veza_ooo.
Оглавление |
|
|
Стр. |
ВВЕДЕНИЕ |
4 |
Классификация теплообменных аппаратов... |
7 |
Теплоносители…………………………………………………………….… 8
1. РЕКУПЕРАТИВНЫЕ АППАРАТЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ………….. 13
1.1. Конструкции рекуперативных теплообменных аппаратов непрерывного действия…………………………………………………….. 13 1.2. Конструкторский и тепловой расчеты рекуперативных
теплообменников………………………………….……………………........ 24
1.2.1.Определение физических параметров и скоростей движения теплоносителей…………………………………………………………….... 25
1.2.2.Тепловые балансы теплообменных аппаратов……….………….. 27
1.2.3.Определение средней разности температур…………………….. 31
95
1.2.4.Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи..…. 34
1.2.5.Определение поверхности теплообмена…………………………. 37
1.2.6.Конструктивные размеры аппарата………………………….…... 37
1.2.7.Определение диаметров патрубков………………………..….….. 41
1.3. Поверочные расчеты теплообменных аппаратов……………….…… 41
1.3.1.Теплопередача без изменения агрегатного состояния теплоносителей………………..……………………………………. 41
1.3.2.Теплопередача при изменении агрегатного состояния теплоносителей…………………………………………………….... 44
1.4.Интенсификация теплообмена в трубчатых теплообменниках….…. 45
1.5.Теплообменные аппараты с электрообогревом………………….….. 48
1.5.1.Электрические нагреватели сопротивления…………………….. 51
1.5.2.Расчет электронагревателей сопротивления…………………….. 53 2. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ СМЕШИВАЮЩЕГО ТИПА
(КОНТАКТНЫЕ)…………………………………………………………. 56
2.1.Конструкции аппаратов смешивающего типа……………………….. 69
2.2.Деаэрационные установки……………………………………………... 74
3. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ |
81 |
3.1. Регенеративные аппараты……………………………………………... |
81 |
3.2Рекуперативные аппараты……………………………………………… 84
3.3Тепловой расчет регенераторов………………………………………... 85
4. Сушильные установки…………………………………………………… |
87 |
4.1. Классификация сушильных установок……………………………….. |
87 |
4.2. Материальный и тепловой балансы сушильных установок………… |
88 |
5.ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ…………………………………………………. 90 5.1 Общие положения………………………………………………………. 90 5.2 Компрессионные тепловые насосы……………………………………. 91
5.3.Рабочие вещества (агенты)…………………………………………….. 92
6.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ.. 96
Литература………………………………………………………………... 102 Оглавление……………………………………………………………….. 103
96
Владимир Петрович Болдин
Вячеслав Васильевич Сухов
ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОМАССООБМЕНА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям (включая
рекомендации по организации самостоятельной работы)
по дисциплине «Расчет тепломассообмена в строительстве» для обучающихся по направлению подготовки
08.04.01. Строительство, направленность (профиль) Теплогазоснабжение и вентиляция
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» 603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65.
http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru
97