4. Расчет эксергетического кпд
4.1
Основной задачей расчетов является
определение эксергетического коэффициента
полезного действия
:
|
(4.1.1) |
,где
–
потеря внутренней эксергии в аппарате,
находим по формуле:
|
(4.1.2) |
,здесь Дт – техническая потеря эксергии, связанная с гидравлическим сопротивлением при теплообмене, находим по формуле:
|
(4.1.3) |
,где Nкн, Nвн – мощность, затрачиваемая соответственно на перемещение греющего и нагреваемого теплоносителя;
Дс – собственная потеря эксергии, вызванная неравновесным теплообменом определяем по формуле:
|
(4.1.4) |
,где Qв – теплопроизводительность из формулы (2.2.1);
– разность
эксергетических температур, найденная
по формуле:
|
(4.1.5) |
,где
–
среднетермодинамические эксергетические
температуры, равные:
|
(4.1.6) |
|
(4.1.7) |
,
,где Tm1 , Tm2 – средние термодинамические температуры соответственно греющего и нагреваемого теплоносителей, находим по формулам:
|
(4.1.8) |
|
(4.1.9) |
,
,где
– температура греющего теплоносителя
на входе и выходе ТОА;
–
температура
нагреваемого теплоносителя на входе и
выходе ТОА;
–
температура
окружающей среды, принимаем
.
В (4.1.1)
–
удельная эксергия греющего теплоносителя
на входе и выходе ТОА соответственно,
находим по формуле:
|
(4.1.10) |
,где
– соответственно средняя теплоемкость
греющего теплоносителя и средние
теплоемкости греющего теплоносителя
при средних температурах;
Ма – массовый расход греющего теплоносителя.
4.2. Для варианта 61
4.2.1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:
;
.
4.2.2. Среднетермодинамические эксергетические температуры:
;
.
4.2.3. Разность эксергетических температур:
.
4.2.4. Разность удельных эксергий:
4.2.5. Эксергетический КПД:
.
4.3. Для варианта 62
4.3.1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:
;
.
4.3.2. Среднетермодинамические эксергетические температуры:
;
.
4.3.3. Разность эксергетических температур:
.
4.3.4. Разность удельных эксергий:
4.3.5. Эксергетический КПД:
.
4.4. Для варианта 63
4.4.1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:
;
.
4.4.2. Среднетермодинамические эксергетические температуры:
;
.
4.4.3. Разность эксергетических температур:
.
4.4.4. Разность удельных эксергий:
4.4.5. Эксергетический КПД:
.
4.5. Для варианта 64
4.5.1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:
;
.
4.5.2. Среднетермодинамические эксергетические температуры:
;
.
4.5.3. Разность эксергетических температур:
.
4.5.4. Разность удельных эксергий:
4.4.5. Эксергетический КПД:
.
5. График зависимости эксергетического кпд от скорости греющего теплоносителя
5.1. График зависимости эксергетического КПД от скорости греющего теплоносителя приведен на рис.2.
ηе
W, м/с
Рис.2 – Зависимость эксергетического КПД от скорости греющего теплоносителя
5.2. Из рис.2 видно, что наиболее совершенной с термодинамической точки зрения оказалась компоновка из варианта 63. При следующих заданных значениях эксергетический КПД оказался наибольшим:
№ варианта |
Wк, |
Мв, |
, 0С |
, 0С |
, мм |
|
Схема движения теплоносителя |
63 |
3,0 |
500 |
120 |
100 |
|
1,3 |
смешанный ток |
При этом расчетные значения приведены ниже:
а)
внутренний диаметр корпуса теплообменника:
;
б)
общее число трубок подогревателя одного
хода:
;
в)
диаметр, на котором располагаются оси
крайних трубок:
;
г)
сечение для прохода воды:
;
д)
поверхность нагрева теплообменника:
;
е)
длина трубного пучка:
;
ж)
количество секций:
