15 Розрахунок систем теплообмінників методом - струму

Задача 15.1. На рис. 14.1 показане поперечне включення двох однакових протиструмних теплообмінних апаратів. Виконати конструкторський розрахунок системи методом -струму, якщо відомо: К, К, К. Відношення водяних еквівалентів , коефіцієнт теплопередачі Вт/м²К, кількість переданої теплоти в системі Вт.

Розв’язання.

1. Оскільки в кожній ступені теплоносії рухаються по схемі протитечії, то .

2. Ступені з'єднані за схемою поперечного струму, тому для системи в цілому [1,4,5]:

3. Знаходимо необхідне число одиниць переносу теплоти системи [1,4,5]:

4. Вт/К

Вт/К

Площа теплообмінної поверхні системи:

м²

Задача 15.2. Виконати конструкторський розрахунок системи теплообмінних апаратів (рис. 14.2) методом φ-струму. Число ступенів у системі – 2, схема руху теплоносіїв у ступені – протитечія, самі ступені з'єднані по схемі протитечії. Середовищем, що гріє, служить повітря, що обмиває пучки труб у теплообмінниках. Швидкість руху повітря – 7 м/с, витрата кг/с, температура повітря змінюється від до . Пари аміаку рухаються в трубах (240 шт.) внутрішнім діаметром 26 мм, і нагріваються від до . Витрата аміаку - кг/с. Внутрішній діаметр труб – 26 мм, товщина їхніх стінок - 2 мм.

Розв’язання

Для протитечії в ступені . Для системи значення залежить від числа ступіней, схеми їхнього з'єднання і визначається наступним співвідношенням при протиструмному з'єднанні [1,4]:

Відношення водяних еквівалентів холодного і гарячого теплоносіїв:

Необхідна ефективність системи:

Використовуємо формулу для числа одиниць переносу теплоти системи [1,4,5]:

Вираз для числа одиниць переносу системи: дозволяє визначити необхідну площу теплообмінної поверхні системи:

м²

Розрахунок для заданих умов приведений в задачі 14.2.

16. Задачі до розділу V для самостійного розв’язання

16.1. Виконати конструкторський розрахунок системи, схема якого приведена на рис. 14.1, ступінчастим методом, якщо відомо: К, К, К. Відношення водяних еквівалентів теплоносіїв , коефіцієнт

теплопередачі Вт/(м²К), кількість переданої теплоти в системі Вт. Число ступіней у системі – 2, схема руху теплоносіїв у ступіні – протитечія, самі ступіні з'єднані по схемі протитечії.

16.2. Виконати конструкторський розрахунок системи, схема якого приведена на рис. 14.2, ступінчастим методом, якщо відомо: К, К, К. Число ступіней у системі – 2, схема руху теплоносіїв у ступіні – протитечія, самі ступіні з'єднані по схемі прямотечії. Відношення водяних еквівалентів теплоносіїв , коефіцієнт теплопередачі Вт/(м²К), кількість переданої теплоти в системі Вт

16.3. Виконати розрахунок системи теплообмінників із задачі 16.1 методом φ-струму.

16.4. Виконати розрахунок системи теплообмінників із задачі 16.2 методом φ-струму.

16.5. Виконати ступінчастим методом перевірочний тепловий розрахунок системи, розглянутій в задачі 14.1, для режиму, в якому коефіцієнт теплопередачі зменшиться до значення К=500 Вт/м²К.

16.6. Розв’язати задачу 16.5 методом -струму.

16.7. Визначити вихідні температури теплоносіїв, кількість переданої теплоти в системі теплообмінників, розглянутій в задачі 14.1, якщо теплообмінна поверхня кожної ступені збільшиться до значення м², а інші дані ( , , , ) не зміняться. Застосувати ступінчастий метод.

16.8. Розв’язати задачу 16.7 методом -струму. Порівняти результати, одержані методами ступінчастим та -струму.