iSswV45XbM

стенок и принятыми в первом приближении. Если расхождения превышают принятую по условию величину в 4%, итерационные вычисления повторяют до требуемой сходимости результата.

5 шаг

Рассчитывают площадь поверхности теплообмена по формуле

где – поверхность теплообмена,

-расчетный диаметр малой трубы,

–число параллельно соединенных секций,

–длина труб.

Вслучае большого расхождения между коэффициентами

60

Контрольные вопросы самопроверки к 6-й главе

1.Для выполнения каких ограничительных условий секции теплообменников «труба в трубе» соединяются последовательно или параллельно?

2.В каких случаях используются теплообменники типа «труба в трубе»?

3.В чем преимущества теплообменников типа «труба в трубе» по сравнению с кожухотрубными?

4.В чем недостатки теплообменников типа «труба в трубе» по сравнению с кожухотрубными?

5.Каково назначение продольных ребер (поз. 3), изображенных на Рис. 14, и как они крепятся к внутренней трубе (поз. 2)?

61

Глава 7. ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННИКА

Поверочный тепловой расчет выполняют обычно для конкретного теплообменника, у которого известна поверхность теплообмена, конструктивные размеры, расходы теплоносителей и их входные температуры, а требуется определить температуры теплоносителей на выходе и количество передаваемого тепла. Этот расчет, как и конструктивный, базируется на совместном решении уравнений теплового баланса и теплопередачи. Алгоритм расчета сводится к следующему.

1. Принимают в первом приближении одну из неизвестных на выходе

2.Определяют количество передаваемого тепла Q по уравнению теплового баланса и неизвестную температуру теплоносителя на выходе из теплообменника.

3.Рассчитывают среднелогарифмическую разность температур между

В случае расхождения расчетного и действительного значений поверхности теплообмена более 4% используют метод итераций, и расчет повторяют с первого пункта, задаваясь новым значением температуры на выходе у одного из теплоносителей.

Для сокращения вычислений используют понятие эффективности E теплообменника, которое представляет собой отношение действительно переданного количества теплоты к количеству теплоты, которое могло бы передаться в противоточном теплообменнике с бесконечно большой поверхностью теплообмена при тех же параметрах теплоносителей на входе. При этом теплота, передаваемая в теплообменнике, может быть рассчитана по формулам:

62

расхода или, так называемый, водяной эквивалент W. В соответствии с этими понятиями максимальное количество передаваемого тепла определяется выражением

= · (7.3)

а эффективность теплообменника по горячему теплоносителю вычисляться по формуле

по холодному теплоносителю соответственно

Учитывая действующее в теории понятие безразмерного коэффициента теплопередачи NTU (число единиц переноса тепла)

эффективность теплообменника оценивается также формулами следующего вида:

для прямотока

для противотока

63

Зная эффективность теплообменного аппарата, можно вычислить температуры теплоносителей на выходе следующим образом:

При конденсации одного из теплоносителей получим следующие выражения:

→ ∞, следовательно: = =

Учитывая введенное понятие эффективности теплообменника алгоритм поверочного расчета сокращается и может быть представлен в следующем виде.

3.Рассчитывают температуры теплоносителей на выходе по соответствующим формулам (4.8) - (4.13).

4.При расхождении между принятыми и полученными температурами более 4% расчет повторяют со 2-го пункта.

5.Из уравнения теплового баланса рассчитываю количество передаваемого в теплообменнике тепла Q.

64

Контрольные вопросы самопроверки к 7-й главе

1.Дайте определение понятию эффективности теплообменника.

2.Перечислите основные факторы, влияющие на эффективность теплообменника.

3.Как определяют в первом приближении при поверочном расчете неизвестные температуры теплоносителей на выходе из теплообменника?

4.Дайте определение понятию «водяной эквивалент» теплоносителя, от чего он зависит?

5.Как влияют водяные эквиваленты теплоносителей на эффективность теплообменника?

65

Глава 8. ТЕПЛОВОЙ ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Характерной особенностью пластинчатых теплообменников является наличие параллельных гофрированных пластин, они образуют систему параллельных каналов, по которым протекают теплоносители. Достаточно широко распространена так называемая пакетно-пластинчатая конструкция, представленная на Рис. 16.

Рисунок 16. Схема устройства и движения теплоносителей в пластинчатом теплообменнике: 1 –вход горячего теплоносителя; 2 – выход холодного теплоносителя; 3 – фиксированная крышка; 4, 5 – гофрированные пластины;

6 – несущая балка; 7 – подвижная крышка; 8 – прижимная планка; 9 – крепежная резьбовая шпилька; 10 – выход горячего теплоносителя; 11 – вход холодного теплоносителя; 12, 13 – уплотнительные прокладки; а – коллектор подвода горячего теплоносителя; б – коллектор отвода горячего теплоносителя

Многократное сжатие, расширение и изменение направления потока в таких каналах вызывает сильную турбулизацию и, следовательно, высокую интенсивность теплопередачи, большие локальные перепады давления и касательные напряжения, что дополнительно уменьшает образование загрязняющих отложений.

66

Рисунок 17. Общий вид пакетно-пластинчатого теплообменника

Пластинчатые теплообменники очень компактны, поверхность теплообмена в них имеет небольшую массу, и они имеют широкое применение в судостроении, где существенны массогабаритные ограничения. Через такие теплообменники можно прокачивать даже вязкие жидкости в турбулентном режиме при низких числах Рейнольдса. Однако им свойственны и недостатки; например, в них ниже рабочие давления и температуры теплоносителей, что связано с материалами прокладок, уплотняющих пластины, не применяются для изготовления пластин низкоуглеродистые стали, как более дешевые по сравнению с нержавеющими сплавами.

Поверочный расчет предполагает следующие исходные данные:

–расход горячего теплоносителя;

–расход холодного теплоносителя;

b– ширина пластины;

l– длина пластины;

f – площадь поверхности теплообмена пластины;

s – зазор между пластинами;

δ – толщина пластины;

материал пластины;

- температура горячего теплоносителя на входе;

67

-температура холодного теплоносителя на входе;

–количество каналов для прохода горячей воды;

–количество каналов для прохода холодной воды.

Алгоритм поверочного расчета пластинчатого теплообменника

68

Продолжение Таблицы 6