Примеры решения задач

Задача 12.1

Определить тепловые потери Q_п нетеплоизолированного теплообменника, если его длина l = 1,5м, наружный диаметр корпуса D = 0,4 м, днища и крышка – плоские. Корпус омывается теплоносителям с температурной t = 95 ^°С. Теплообменник находится в закрытом помещении, где температура t_в = 25 ^°С

Решение

Определим теплоотдающую поверхность теплообменника

м²

Температуру наружной поверхности теплообменника принимаем равной температуре теплоносителя t = 95 ^°С

При расчёте трубопроводов и аппаратов, находящихся в закрытых помещениях при температуре t = 0…150 ^°С, коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

α = [8,4 + 0,06(t – t_в)] ^. 1,63

Таким образом,

α = [8,4 + 0,06(95 – 25)] ^. 1,63 = 14,65 Вт

Потери теплоты в окружающий воздух составляет

Q_п = α (t – t_в) F = 14,65 ^. (95-25) ^. 2,1136 = 2190 Вт

Задача 12.2

В маслоохладителе температура масла изменяется от = 59 ^°С до = 50 ^°С, а воды от = 9 ^°С до = 18 ^°С. Определить среднелогарифмический температурный напор при прямотоке и противотоке и расхождение между ними (рис. 12.13). Индексами 1 и 2 отмечаются температуры горячего и холодного теплоносителя. Одним и двумя штрихами отмечаются температуры теплоносителя на входе и выходе из теплообменного аппарата.

Рис.12.13 к решению задачи 12.2

Решение

Определим перепады температур обоих теплоносителей

^°С

^°С

Перепады температур теплоносителей оказались одинаковыми. Следовательно, водяные эквиваленты теплоносителей равны, т.е. W₁ = W₂. В этом случае для противотока температурный напор одинаков по всей поверхности теплообмена и равен

^°С

Для прямотока температурный напор на входе и выходе составляет:

^°С

^°С

А средний логарифмический температурный напор прямотока:

Расхождение между температурными напорами при прямотоке и противотоке составляет:

Задача 12.3

Д ля условий задачи 12.2 определить средний температурный напор при однократном перекрестном потоке. Рассмотреть два случая: а) без перемешивания одного из теплоносителей (рис.12.14,а) и б) с перемешиванием обоих теплоносителей (12.14,б)

а

б

Рис.12.14. К решению задачи 12.3

Решение

Определяем логарифмический средний напор для противотока , Из задачи 12.2 ^°С

Вычисляем вспомогательные величины R и Р:

Согласно числовым значениям R и Р по расчётным графикам находим для однократного перекрестного потока (рис.12.14)

а) когда один из теплоносителей не перемешиваются, поправочной коэффициент к противотоку равен ε_∆t = 0,98, а средний температурный напор

^°С

б) когда оба теплоносителя перемешиваются, то

Задача 12.4

Студенты инженерно-технического факультета Межин К. А. и Хуат К. Х. сконструировали и построили лабораторную установку по определению коэффициента теплопередачи теплообменного аппарата (рис. 12.15).

Теплоносители жидкостно-воздушного теплообменника движутся по перекрестной схеме. Горячая вода поступает в теплообменник с температурной = 61 ^оС и охлаждаясь покидает его с температурой = 42 ^°С. Площадь охлаждаемой поверхности теплообменника F = 1,6 м². Охлаждение горячей воды осуществляется воздушной струей, движущейся со скоростью 5 м/с. Температура воздуха составила на входе t₂^’ = 27 ^°С и на выходе t₂^’’ = 37 ^°С. Площадь воздушной

струи составляет f = 200.10^-4 м². Определить какой коэффициент теплопередачи теплообменника получили студенты.