Гідравлічний розрахунок теплообмінників.

Цей розрахунок потрібний для визначення потужності насосів і вентиляторів та встановлення оптимального режиму роботи апарата.

Потужність потрібна для переміщення теплоносія через апарат

, Вт,

де η – к.к.д. насоса або вентилятора.

Гідравлічний опір апарата складається з опору тертя і місцевих опорів.

, Н/м²

λ – коефіцієнт гідравлічного тертя;

l – довжина труби або каналу, м;

d_l – еквівалентний діаметр каналу, м;

ξ – коефіцієнт місцевого опору;

W – швидкість руху теплоносія, м/сек;

ρ – густина теплоносія, кг/м³

Для ламінарного руху Rе<2300 в круглих трубах

Для турбулентного руху

Значення коефіцієнтів місцевих опорів беруть з таблиць відповідних літературних джерел.

Оптимізація та інтенсифікація теплообміну.

При вимушеному русі теплоносіїв тепловіддача змінюється у прямій залежності від швидкості. Але із збільшенням швидкості зростає і гідравлічний опір та потужність, потрібна для його подолання. Оптимальна швидкість руху теплоносія відповідає мінімуму функції

S – сумарні витрати на виготовлення і експлуатацію апарата, віднесені до одного року роботи, грн/рік;

К – капітальні витрати на виготовлення і монтаж апарата, грн.;

р – кількість років, протягом яких окупляються капіталовкладення;

Е – річні експлуатаційні витрати, грн/рік.

Обчислюють капітальні витрати

Амортизаційні витрати:

Сумарні витрати:

Рис. 9. Криві витрат.

Процес теплообміну можна інтенсифікувати не тільки збільшуючи швидкість руху теплоносія, а й:

1. Створення штучної турбулязації потоку, яку досягають закручуванням потоку, створенням вихорів, відривних зон.

2. Використання нестабілізованої пульсуючої течії і пульсуючого ефекту, який при цьому виникає (інтенсифікація при цьому досягається 2,5-5 разів).

3. Вдування газів в потік рідини. Таким газом може бути повітря, вуглекислий або сірчистий гази. При цій формі інтенсифікації різко зменшується кількість накипу на стінках труб.

Інтенсивність роботи теплообмінників.

Ефективність роботи теплообмінників можна характеризувати к.к.д. та числом одиниць переносу тепла. К.к.д. теплообмінника виражається відношенням фактично переданого тепла до максимально можливої кількості тепла, яку можна було б передати в ідеальнопротитечійному теплообміннику з безконечновеликою поверхнею теплопередачі

,

де W_min – найменший з водних еквівалентів W₁ і W₂

Число одиниць переносу тепла – безрозмірна характеристика теплообміну з точки зору можливостей передавання тепла і визначається за формулою:

Залежність між к.к.д. і числом одиниць переносу тепла має вигляд:

.