1.10. Теплообмінні апарати

Програма:

Призначення, класифікація. Рекуперативні апарати. Основні положення теплового розрахунку. Конструкторський і повірковий розрахунки. Рівняння теплового балансу і теплопередачі. Схеми взаємного руху теплоносіїв. Середній температурний напір і методи його визначення для прямотечії, протитечії і перехресної течії теплоносіїв. Розрахунок кінцевих температур теплоносіїв. Зіставлення прямотечії і протитечії. Регенеративні апарати, основи їх теплового розрахунку. Гідромеханічний розрахунок теплообмінних апаратів.

Методичні вказівки:

В процесі вивчення цієї теми необхідно звернути увагу на класифікацію теплообмінних апаратів за принципом дії, а також на те, що найбільш розповсюдженими в теплоенергетиці є рекуперативні теплообмінники. Слід мати чітке уявлення про те, що основу теплового розрахунку таких апаратів складають два рівняння: рівняння теплового балансу і рівняння теплопередачі. При цьому введення поняття «водяний еквівалент» в рівняння теплового балансу дозволило значно спростити його вираз і зв’язані з цим операції. В новій системі одиниць СІ це поняття не має сенсу, тому що питома теплоємність води не дорівнює одиниці. Тому більш доцільним є використання терміну «витратна теплоємність» . В залежності від співвідношення витратних теплоємностей гарячого C₁ і холодного C₂ теплоносіїв існують різні схеми їх взаємного руху уздовж поверхні теплообміну.

Необхідно розділяти задачі, які вирішуються при конструкторському і повірковому теплових розрахунках теплообмінних апаратів. Слід розібратись в методах визначення середнього температурного напору і кінцевих температур теплоносіїв.

Слід також пам’ятати, що тепловий розрахунок теплообмінного апарату не обмежується тільки визначенням величини його поверхні, або кінцевих температур теплоносіїв. Важливим є розрахунок його аеродинамічного і гідравлічного опорів, які визначають енергетичні витрати на рух теплоносіїв.

Питання для самоперевірки:

1. Яка відмінність в роботі рекуперативних, регенеративних і змішувальних теплообмінних апаратів?

2. Які задачі ставляться при конструктивному і повірковому теплових розрахунках теплообмінних апаратів?

3. Чи можливо, щоб кінцева температура холодного теплоносія була вища за кінцеву температуру гарячого теплоносія при прямотечії і протитечії?

4. Чи можливо, щоб середньологарифмічний температурний напір при прямотоці був більшим за любий з кінцевих температурних напорів?

5. В яких випадках можлива заміна середньологарифмічного температурного напору на середньоарифметичний?

6. Чи вірно, що середньоарифметичне значення температурного напору завжди більше середньологарифмічного?

7. В яких випадках середній температурний напір не залежить від схеми руху теплоносіїв?

8. Чи вірно, що значення середнього температурного напору при прямотечії більше ніж при протитечії?

9. Як враховується при визначенні середнього температурного напору перехресна схема руху теплоносіїв?

10. Як здійснюється визначення кінцевих температур теплоносіїв при прямотечії?

11 Як здійснюється визначення кінцевих температур теплоносіїв при протитечії?.

12. В яких випадках різниця між прямотечією і протитечією незначна?

13. Чому при конструюванні теплообмінних апаратів слід віддавати перевагу схемі протитечії руху теплоносіїв?

14. Як здійснюється тепловий розрахунок регенеративних теплообмінних апаратів?

15. Яка залежність між опором тертя і швидкістю руху теплоносія?