19.Сложный теплообмен. Теплопередача при постоянной температуре теплоносителей (плоская стенка)

Будем считать, что и .

Уравнение теплопередачи будет иметь вид:

Выведем его, используя уравнения теплоотдачи и теплопроводности при известных нам температурах в местах соприкосновения стенок с теплоносителями и на границе разделения стенок из разных материалов, а также их известных физических свойствах:

– теплообмен между первым теплоносителем и стенкой

- в первом слое стенки

– во втором слое стенки

- между стенкой и вторым теплоносителем

Преобразуем данные уравнения к следующему виду:

Просуммировав их, получим:

Отсюда

где К – коэффициент теплопередачи.

Уравнение аддитивности термических сопротивлений:

24,Средняя разность температур при смешанном токе

Для точного определения движущей силы при перекрёстном и смешанном токе используются рекомендации в соответствии с типом конструкции теплообменников.

Для расчёта можно использовать поправочный коэффициент ɛ, т.е.

- показывает, насколько сильно отличается разность температур для горячего теплоносителя от разности температур в холодном теплоносителем.

Показывает, насколько нагревается холодный теплоноситель по отношению к максимальной разности температур в пространстве.

25.Выбор взаимного направления движения теплоносителей

Выбор направления движения теплоносителя с эксплуатационной точки зрения

1,Теплоноситель с меньшим коэффициентом теплоотдачи α, как правило отправляется в трубное пространство теплоносителя – для повышения скорости теплоносителя и увеличения числа Re.

2,Еслитеплоноситель содержит твёрдые примеси; его отправляют в трубное пространство теплообменника.

3,Теплоноситель с более высокой температурой направляется в трубы, для снижения потерь в окружающую среду.

4,Более агрессивный теплоноситель также направляется в трубное пространство теплообмена.

5,Теплоноситель с более высоким давлением также отправляют в трубное пространство.

Выбор схемы направления движения теплоносителя с экономической и теоретической точки зрения

Рассмотрим различные схемы движения теплоносителя при условии равенства начальных и конечных температур.

Вариант 1.

Поскольку разность температур для , то одинаков при

прямотоке и противотоке.

- движущая сила процесса при противотоке.

Вариант 2.

Конечная температура .

В этом случае , а значит .

- противоточная схема здесь выгоднее.

Использование противотока выгоднее, т.к. затраты по увеличению поверхности единичны, а эксплуатационные – постоянны, и они значительно меньше. Таким образом сравнение различных схем движения теплоносителей по расходам и средней движущей силе процесса теплообмена показывает, что противоточная схема более целесообразна, так как большая движущая сила процесса приводит к более высокой интенсификации процесса, то есть к большей скорости теплообмена.

В отдельных случаях применяется прямоточная схема движения теплоносителей, по технологическим соображениям (для избежания разложения термолобильных веществ при нагревании или изменении агрегатного состояния, если это не предусмотрено в технологическом процессе).