37)Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов

Ответ: Существуют следующие виды расчетов: проектный и поверочный. Проектный, в свою очередь, включает в себя тепловой конструктивный, компоновочный, гидравлический, механический и технико-экономический расчеты. Целью теплового конструктивного расчета является определение площади поверхности теплообмена аппарата. F В компоновочном расчете устанавливают основные соотношения между линейными размерами, площадью поверхности теплообмена и проходными сечениями каналов, число ходов, габаритные размеры теплообменника с учетом требований ГОСТов. При гидравлическом расчете определяют гидравлические сопротивления теплообменника и затраты мощности на перемещение

теплоносителей. Механический расчет – это проверка деталей теплообменника на прочность, плотность и жесткость. Поверочный расчет производится для установления возможности использования имеющегося или выбираемого стандартного аппарата в заданных условиях; для расчета режимов работы, отличных от номинальных. Тепловой конструктивный расчет рекуперативных теплообменников сводится обычно к совместному решению основного уравнения теплопередачи. из уравнения теплового баланса где Q - тепловая нагрузка аппарата, Вт; K - коэффициент теплопередачи,Вт /(м² · К); – средний температурный напор, град; – энтальпии соответственно греющего и нагреваем теплоносителей на входе в аппарат, Дж/кг; – энтальпии соответственно греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из аппарата, Дж/кг; и G₁ и G₂– расходы соответственно греющего и нагреваемого

теплоносителей, кг/с. Коэффициент теплопередачи − величина, характеризующая интенсивность передачи тепла через ограждающую конструкцию; определяется отношением теплового потока мощностью 1 Вт, проходящего через поверхность 1 м², к разности температур воздушных сред, прилегающих к конструкции в 1 Кельвин. Уравнение теплового баланса (8.3.5) записано без учета потерь Если фазовые превращения теплоносителей отсутствуют, то Здесь – удельная изобарная теплоемкость, Дж/кг · К и температура (°C) теплоносителей соответственно.

Средний температурный напор при прямотоке и противотоке (рис. 8.3.1) при условии, что температура обоих теплоносителей изменяется вдоль поверхности нагрева, определяется как среднелогарифметический – соответственно наибольшая и наименьшая разности температур. При пользуются упрощенной формулой Если – зависимость При фазовых изменениях теплоносителей в аппарате средний температурный напор определяется как разность температур насыщения теплоносителей при их давлениях: При этом температура обоих теплоносителей вдоль поверхности нагрева не изменяется. Рис. 8.3.1 Графики изменения температур в теплообменниках: а), б), в)– при прямотоке; г), д), е)– при противотоке; ж)– при изменении фазового состояния (конденсации) греющего теплоносителя; з), и)– при изменении фазового состояния обоих теплоносителей. Средняя разность температур для более сложных схем движения теплоносителей, не меняющих агрегатного состояния, рассчитывается

следующим образом: 1)определяется средний температурный напор по формуле (8.3.5),

2)находят величины. Средний температурный напор находится как где – температурный напор, рассчитанный по формуле (8.3.5). Коэффициент теплопередачи K представляет собой количественную расчетную величину, характеризующую сложный теплообмен и зависящую от многих факторов (температур, температурных напоров, скоростей движения теплоносителей, давлений, физических параметров и т. д.):

– для плоской стенки: – для цилиндрической: где – коэффициенты теплоотдачи горячего и холодного теплоносителей; Вт/м²·К; – коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/м·К; – термическое сопротивление, учитывающее загрязнение с обоих сторон стенки, м²·К/Вт; – средний, внутренний и наружный диаметры труб, м; – толщина стенки, м. Средний диаметр определяется следующим образом:

Если отношение то расчет коэффициента теплопередачи ведут по формуле (8.6) для плоской стенки.