2.7 Розрахунок теплообмінника
2.7.1 Розрахунок теплового напору теплообмінника
В вибраній схемі первинного контуру можна встановити теплообмінники таких типів:
змієвиковий теплообмінник, в якому теплообмін проходе через мідну, або латунну трубку накручену у вигляді спіралі
теплообмінник на основі оребреної стінки
пластинчатий теплообмінник
кожухо-трубчастий теплообмінник
Був вибраний змієвиковий теплообмінник . Такий теплообмінник не потребує складної технології виготовлення, та є технологічним.
Підрахуємо кількість теплоти що надходить від геліоконтура до теплообмінника, для цього необхідно визначити втрати теплоти з трубопроводів.
Для зменшення теплових втрат з трубопроводів по їх довжині також встановлюється теплова ізоляція. Розрахунок теплових втрат з поверхні трубопроводів можна обчислити за формулами (2.70-2.75), для заданого діаметру труб, типу і товщини теплоізоляційного матеріалу.
Тоді теплові втрати з трубопроводів:
,
де λіз.тр = 0,041 Вт/(м К);
δ із.тр = 0,03 м;
tтн.ср – середня температура теплоносія по контуру;
tнс – середня температура навколишнього середовища (з табл. 2.1).
Об’єм теплоносія, діаметр труб та їх довжина були визначені в пункті 2.4
,
де tвих.гк – температура на виході з геліоколектора (з табл. 2.21);
tвх – температура на вході в геліоколектор, задамося tвх = tвих -15.
Кількість теплоти що передається від геліоконтуру до теплообмінника визначається:
(2.77)
Втрати теплоти з поверхні трубопроводів, та кількість теплоти що передається від геліоконтуру то теплообмінника приведені в таблиці.
Таблиця 2.26
Кількість теплоти що передається до теплообмінника
Міс. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Q΄погл, 108 Дж |
3,69 |
9,31 |
41,06 |
51,12 |
88,59 |
103,50 |
122,23 |
132,48 |
98,58 |
66,31 |
26,74 |
13,52 |
tтн.ср |
38,5 |
40,5 |
42,6 |
44,3 |
45,7 |
46,1 |
45,8 |
45,1 |
43,6 |
41,4 |
39,3 |
38,2 |
tнс |
-5,5 |
-4,1 |
0,8 |
9,4 |
16 |
19,6 |
21,3 |
20,6 |
15,4 |
8,4 |
2,5 |
-2,1 |
Qтр, Вт |
386,8 |
392,7 |
368,2 |
307,1 |
261,8 |
233,2 |
215,5 |
215,4 |
248,0 |
290,1 |
324,0 |
354,9 |
Qтр.міс, 10^8 Дж |
10,4 |
9,5 |
9,9 |
8,0 |
7,0 |
6,0 |
5,8 |
5,8 |
6,4 |
7,8 |
8,4 |
9,5 |
Qто.міс, 10^8 Дж |
-6,67 |
-0,19 |
31,20 |
43,16 |
81,58 |
97,45 |
116,45 |
126,71 |
92,15 |
58,54 |
18,34 |
4,02 |
З таблиці видно що геліосистема в зимові місяці не працює зовсім, або працює кілька ясних сонячних днів на місяць.
Для визначення Qто в (Вт), розділимо місячне значення на кількість робочого часу для сонячного колектора. максимальний тепловий напір буде відповідати серпню.
Для розрахунку враховуючи нерівномірність теплового потоку впродовж місяця та дня приймемо: Q΄΄то.мах = 2Q΄΄то = 15 кВт.