17.Определение коэф-та теплопередачи м-дом последовательных приближений при расчетах теплообменников.

Определение коэф-та теплопередачи проводится в проверочном расчете,который проводится с целью пригодности теплообменника.

1-в соответсвии с выбранным теплообменником определяют реальную схему движ-ия теплоносителя и если оба теплоносителя меняют свою температуру-уточняют среднюю разность температур: ∆tср=εt∆tср лог. 2-вычисляем средние температуры тепоносителей: для теплонос.,у которых темпер-ра меньше- tм=(tм‘+tм“)/2,для второго- tб=tм±∆tср ; +-если теплоноситель горячий, «-«-если холодный. 3-расчет уточненного коэф-та теплопередачи: F=Q/∆tсрK ; K=f(α1, ,α2); α1=f(….,tст1), α2=f(…,tст2); =f(δст-толщина,λст-теплопроводность,rз1, rз2) число неизвстных больше числа уравнений.t1-средняя температура горячих теплоносителей; tст1-температура горячей пов-ти стенки; q1-плотность теплового потока стационарного теплообмена; tст2- температура холодной пов-ти стенки.

q1=α1(t1-tст1); qст=1/ (tст1-tст2); q2=α2(tст2-t2);

Для условия стационарного теплообмена должно ваполняться условие: q1=qст=q2(из 1-го з-на термодинамики) t1>tст1>tст2>t2(из 2-го з-на)

4-задаемся tст: ) t1>tст1>t2; 5-при этом tст задается α1=f(…,tст1 ….); 6-рассчитываем q1=α1(t1-tст1); 7- принимаем qст= q1 и по ур-ию находим tст2: qст=1/ (tст1-tст2) ; рассчитываем α2=f(…tст2…); 8- по ур-ию q2=α2(tст2-t2) рассчитываем плотность теплового потока q2. 9-проводим сравнение величин q1-q2 по зав-ти: (qmax-qmin)/qmin=εq-отклонеие значений; если εq<0.05расчет закончен → переходим к расчету коэф-та теплопередачи К,если больше,то возвращаемся в п.2.

Критерием проверки полученных коэф-тов явл-ся выполнение ряда условий. Они базируются на 2-ух началах термодинамики: 1-на з-не сохранения энергии q1= q2 ; 2- t1>tст1>tст2>t2

В результате вычислений м.б. t2>tст2,это допустимо. При ручных расчетах намного уменьшается трудоемкость применения допущений(графоаналитического метода): q1=f(tст1); q2=f(tст1)-линейные. При применении этого м-да примен. 1-ое приближение: 1) ; при 2) ; при - второе приближение. По рез-там вычислений строят масштабный график.

18. Типы теплообменных аппаратов .Поверхностные теплообменники. Кожухотрубный, спиральный, пластинчатый…

По принципу действия: 1) поверхностные, 2) смешения, 3) регенеративные. Поверхностные по конструктивному действию бывают: а) типа труба в трубе, б) кожухотрубные, в) спиральные, г) змеевиковые, д) пластинчатые. Теплообменники смешения: е)барботеры, ж) полочные, з) насадочные, и) распыливающие. Регенеративные: к) с движущейся насадкой, л) с неподвижной. Подробнее а): состоит из нескольких элементов расположенных один под другим,внутренние трубы одного элемента соединены с внутренними трубами другого, внешние аналогично. Для удобства их соединяют калачами или коленами. Достоинство: подбором диаметров труб можно обеспечить любую максимально допустимую скорость для веществ, участвующих в теплообмене и т.о. достигнуть ↑ коэфф. теплопередачи. б): для сравнительно больших поверхностей теплообмена. В кожухе приварены трубные решетки, в которых находится пучок труб. Бывают одноходовые и многоходовые (размещают горизонтально). В а) и б) теплоноситель подается в межтрубное пространство.в): пов-ть теплообмена образуется 2-мя свернутыми в спираль металлич. листами. Достоинства: компактность, большие коэфф. теплопередачи, меньшее гидравлич. сопрот. Недостатки: сложная конструкция.г): спирально согнутая труба. Достоинства: хороший коэфф. теплопередачи. Недостатки: ↑ гидравлич. сопрот., в нижней части скапливается конденсат, что приводит к ухудшению теплообмена. Исп. в агрессивных средах.

19.Кожухотрубчатые теплообменники.

Эти теплообменники относятся к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников. На рис. VIII-11, а показан кожухотрубчатый теплообменник жесткой конструкции, который состоит из корпуса, или кожуха /, и приваренных к нему трубных решеток 2. В трубных решетках закреплен пучок труб 3. К трубным решеткам крепятся (на прокладках и болтах) крышки 4.

В кожухотрубчатом теплообмен­нике одна из обменивающихся теп­лом сред / движется внутри труб (в трубном пространстве), а другая // — в межтрубном пространстве.

Среды обычно направляют проти­вотоком друг к другу. При этом на­греваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую тепло, — в противоположном направлении. Такое направление движения каждой среды совпадает с направлением, в котором стремится двигаться дан­ная среда под влиянием изменения ее плотности при нагревании или охлаждении. , .

Кроме того, при указанных напра­влениях движения сред достигается более равномерное распределение скоростей и идентичные условия тепло­обмена по площади поперечного сечения аппарата. В противном случае, например при подаче более холодной (нагреваемой) среды сверху тепло­обменника, более нагретая часть жидкости, как более легкая, может скап­ливаться в верхней части аппарата, образуя «застойные» зоны.

/ — корпус (обечайка); 2 — трубные решетки: 3 — трубы; 4 — крышки; 5 — перегородки в крышках; 6 — перегородки в межтрубном пространстве.

20.Двухтрубчатые теплообменники.

Теплообменники этой конструкции, называемые также теплообменниками типа «труба в трубе», состоят из нескольких последовательно соединенных трубчатых элементов, образо­ванных двумя концентрически расположенными трубами (рис. VI11-16). Один теплоноситель движется по внутренним трубам /, а другой — по кольцевому зазору между внутренними / й наружными 2 трубами. Вну­тренние трубы (обычно диаметром 57—108 мм) соединяются калачами 3, а наружные трубы, имеющие диаметр 76—159 мм, — па­трубками 4.

Б лагодаря небольшим по­перечным сечениям трубного и межтрубного пространства в двухтрубчатых теплообмен­никах даже при небольших расходах достигаются до­вольно высокие скорости жидкости, равные обычно 1—1,5 м/сек. Это позволяет получать более высокие коэф­фициенты теплопередачи и достигать более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата, чем в кожухотрубчатых теплообменниках. Кроме того, с увеличением скоростей теплоносителей уменьшается воз­можность отложения загрязнений на поверхности теплообмена.

Вместе с тем эти теплообменники более громоздки, чем кожухотрубча-тые, и требуют большего расхода металла на единицу поверхности тепло­обмена, которая в аппаратах такого типа образуется только внутренними трубами.

Двухтрубчатые теплообменники могут эффективно работать при не­больших расходах теплоносителей, а также при высоких давлениях. Если требуется большая поверхность теплообмена, то эти аппараты выполняют из нескольких параллельных секций.