Практическая работа № 2
5. Проведение поверочного расчета теплообменного аппарата
Цель работы:
1. Изучение методики проведения поверочного расчета теплообменного аппарата.
2. Проведение поверочного расчета теплообменника.
Группа методов, основанная на использовании функции тепловой эффективности Ф (NTU – метод или S метод, оценивающий габариты теплообменника с учетом участвующего в процессе теплообмена вещества, где NTU, S – число единиц переноса тепла) более ориентирована на поверочные расчеты.
Для
проектных расчетов группы методов,
основанной на использовании поправочного
коэффициента
,
значения
известны только для ограниченного
количества схем взаимодействия сред
и зависят от безразмерных температурных
параметров
,
.
Общее число схем взаимодействия сред,
как следует из классификаций ТО ХТУ
очень велико, поэтому целесообразно
проведение различных, в том числе
оптимизационных расчетов теплообменных
объектов с помощью функции тепловой
эффективности Ф.
В этом случае расчет теплопередачи в элементах, рядах, комплексах и системах может быть проведен по единой математической модели, включающей систему уравнений теплового баланса и теплопередачи:
,
(5.1)
.
(5.2)
Данный
метод по сравнению с методом поправочного
коэффициента
более экономичен, так как и для проектных
и для поверочных расчетов дает прямое
решение, не содержащее последовательных
приближений (итераций).
Доказано,
что величина функции тепловой эффективности
теплообменного объекта (элемента, ряда,
комплекса)
не зависит от начальных температур сред
и их перепада, в тоже время существенными
являются значения индекса противоточности
элемента
,
функции водяных эквивалентов
,
и количества единиц переноса тепла
.
Воздействие температур на
носит опосредованный характер через
коэффициент теплопередачи, функцию
водяных эквивалентов и число единиц
переноса тепла. Если коэффициент
теплопередачи задан постоянным (как
принято в проектной практике), то влиянием
температуры на
можно пренебречь.
Эффективность
теплообменника
в соответствии с выражает соотношение
между фактическим переданным количеством
теплоты Qо
=Qв и тем
максимально возможным количеством
теплоты Qmax,
которое может быть передано в идеальном
теплообменнике, т.е. теплообменнике с
идеальной схемой тока (противоток) и
бесконечно большой поверхностью
теплопередачи. При заданных входных
рабочих параметрах (Тон,
Твн,
,
)
полностью определяет условия теплопередачи
в теплообменнике, характеризуя ее КПД.
,
.
При
A=
/
<1
и, следовательно,
,
(5.3)
где Ф – функции тепловой эффективности
При
А=
/
>1
и, следовательно,
(5.4)
где Ф – функции тепловой эффективности может быть определена [2]
,
(5.5)
где
,
– функция водяных эквивалентов;
S=kF/Gc
– число единиц переноса тепла; p
– индекс противоточности; G
– масссовый расход среды; F
– площадь
теплообменной поверхности; k
– коэффициент теплопередачи.
Поверочный расчет заключается в определении неизвестных значений выходных параметров сред (конечные температуры, давление сред) при известных значениях входных параметров (начальные температуры, давление и расходы сред) и заданных конструктивно-компоновочных и схемных параметров ТА.