При расчете потерь тепла аппаратом, установленном в помещении, для определения общего коэффициента теплоотдачи можно применять следующее приближенное выражение (при 50 оС ≤ tст ≤ 350 оС):
α = 9,3 + 0,058 tст , Вт/(м2·К) . |
(5.23) |
5.2.3. Температурный напор
Для расчета поверхностных теплообменников помимо указанных выше величин, необходимо знать средний температурный напор (среднюю разность температур) tср, входящий в уравнение теплопередачи. При ос-
новных видах движения теплоносителей (прямотоке и противотоке) средний температурный напор определяют из выражения
tср = |
θmax − θmin |
. |
(5.24) |
|
ln(θmax θmin ) |
||||
|
|
|
Особенности определения максимального (θmax) и минимального (θmin) перепадов температур теплоносителей показаны на рис. 5.1.
Для прямотока: |
θmax = tгорн |
−tхолн |
и |
|
|
θmin = tгорк |
−tхолк |
, |
(5.25) |
а для противотока: |
θmax = tгорк |
−tхолн |
и |
|
|
θmin = tгорн |
−tхолк |
. |
(5.26) |
Здесь: индексы н и к показывают, что температура теплоносителя определяется на входе и на выходе из теплообменника (н – начало, к – конец процесса теплопередачи), а индексы гор и хол показывают, какой теплоноситель соответственно отдает тепло и принимает его.
Если отношение θmax / θmin < 2, то температурный напор с ошибкой не более 4 % можно вычислить по формуле
tср |
= |
θmax + θmin |
. |
(5.27) |
|
2 |
|||||
|
|
|
|
146
tгорн
t, оС
tхолн
|
tгорн |
|
tхолк |
tгорк |
tгорк |
к |
С |
, |
|
tхол |
о |
t |
|
|
tхолн
F, м2 |
F, м2 |
а |
б |
Рис. 5.1. Характер изменения температур теплоносителей: а – прямоток; б – противоток
Значения физико-химических констант в критериальных уравнениях теплоотдачи отнесены к средней температуре теплоносителя, которая определяется из следующих соображений:
- для теплоносителя, у которого температура в теплообменнике изменяется на меньшее число градусов (индекс м в выражении):
м |
tн + tк |
|
|
|
tср = |
|
; |
(5.28) |
|
2 |
||||
|
|
|
- для второго теплоносителя, у которого температура в теплообменнике изменяется на большее число градусов (индекс б в выражении):
tсрб = tсрм ± tср . |
(5.29) |
Противоток выгоднее прямотока. Однако в следующих случаях противоток и прямоток практически равноценны: когда средний температурный напор значительно (более чем в 5 раз) превышает температурные перепады теплоносителей; когда температурный перепад одного из теплоносителей мал (на порядок и более) по сравнению с температурным перепадом второго теплоносителя или когда температура одного из теплоносителей не изменяется в процессе теплопередачи (например, при конденсации или кипении).
147