2.30. Теплообменные аппараты

Общие сведения. Назначение теплообменников. Их классификация по принципам действия. Основы теплового и гидравлического расчета теплообменников. Уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи.

Средний температурный напор. Определение среднего температурного напора для основных схем движения теплоносителей. Выражение для полного падения давления в теплообменнике. Сопротивление трения и местные сопротивления. Затраты напора, обусловленные ускорением потока и преодолением гидростатического давления столба жидкости. Мощность, необходимая для перемещения теплоносителей. [4].

Методические указания

Основным вопросом темы является анализ уравнения теплового баланса и уравнения теплопередачи, а также их применение к расчету теплообменников. Необходимо различать проектный и поверочный расчеты теплообменников, хорошо разбираться в выводах, относящихся к определению среднего температурного напора, и овладеть методикой расчета конечных температур.

Вопросы для самопроверки

1. Зависит ли в стационарном режиме количество теплоты, проходящей сквозь теплообменную поверхность, от продолжительности режима?

2. Может ли среднелогарифмический температурный напор в прямоточном теплообменнике быть больше, чем каждый из крайних температурных напоров?

3. Может ли среднелогарифмический температурный напор быть меньше хотя бы одного из крайних напоров?

4. Верно ли, что включение теплообменника по схеме прямотока не может увеличить средний логарифмический напор по сравнению со схемой противотока?

5. Можно ли вычислить среднюю по сечению скорость струи, зная только ее объемный расход через сечение и площадь сечения?

6. Верно ли, что при 20 °С и нормальном давлении кинематический коэффициент вязкости у воздуха больше, чем у воды?

7. Растет ли сопротивление трения при увеличении скорости потока в теплообменнике?

3. Содержание практического раздела дисциплины

3.1. Общие методические указания

На практических занятиях решаются задачи по основным разделам курса. Наибольшее внимание уделяется усвоению законов термодинамики и тепломассообмена, методам расчета с использованием таблиц, диаграмм и другого справочного материала и методам термодинамического анализа процессов и циклов энергетических установок.

На практических занятиях каждый студент работает самостоятельно, выполняя индивидуальные расчеты согласно своего варианта.

В ходе выполнения лабораторных работ студенты получают практические навыки по работе с приборами и установками, по измерениям электрических и тепловых характеристик, по обработке экспериментальных данных в том числе с применением ЭВМ.

• По каждой работе составляется отчет с указанием цели работы, приводится схема установки и ее описание, таблицы измерений, расчет и обработка результатов опыта, вывод.

3.2. Тематика практических занятий

1. Расчет термических и калорических параметров идеального газа.

2. Расчет процессов идеального газа.

3. Расчет параметров воды и водяного пара.

4. Расчет процессов воды и водяного пара.

5. Расчет истечения газов и паров. Дросселирование.

6. Процессы компрессоров.

7. Расчет циклов газовых двигателей (ГТД и ГТУ, ДВС).

8. Расчет циклов паротурбинных установок.

9. Расчет циклов холодильных машин.

10. Расчет стационарной теплопроводности.

11. Расчет теплопередачи, в том числе со сложным теплообменом.

12. Теплопередача оребренных поверхностей.

13. Расчет теплоотдачи при свободной и вынужденной конвекции.

14. Расчет теплообмена при конденсации и кипении.

15.Расчет теплообмена излучением в диатермичной и поглощающей среде

16. Расчет теплообменных аппаратов.