46 Складний (комбінований) теплообмін.

У реальних умовах експлуатація різних технічних систем, теплота може одночасно передаватися теплопровідністю, конвекцією й випромінюванням. Такий теплообмін називають складним.

Якщо газоподібне середовище прозоре для теплових променів (D=1), то розрахунок теплообміну здійснюють, використовуючи принцип адитивності (підсумовування) теплових потоків за рахунок окремих способів (механізмів) теплообміну. У найбільш загальному випадку радіаційно-конвективної тепловіддачі, величина теплового потоку від стінки до обмиваючого її газу й до навколишніх тіл шляхом відповідно конвективної тепловіддачі Q_к через прозорий газ, Вт

,

де − температури відповідно стінки й газу за межами граничного шару;

− площа поверхні теплообміну стінки;

− наведений ступінь чорноти системи;

− температура навколишніх тіл (оболонки).

Якщо газовий об'єм обмежений стінками і його товщина порівнянна з товщиною гранисних шарів, то теплообмін розглядають як радіаційно-кондуктивний та в розрахунку враховують метод еквівалентної теплопровідності, розглянутий вище.

47 Теплообмінні апарати та їх характеристика за принципом дії.

Теплообмінними апаратами називають технічні пристрої, призначені для передачі теплоти від одного теплоносія до іншого. Теплообмінними апаратами є: парогенератори й конденсатори паротурбінних установок, випарники й конденсатори холодильних машин, проміжні охолоджувачі компресорних установок і багато інших пристроїв. Речовини, що беруть участь в теплообміні (теплоносії) можуть перебувати в рідкому, газоподібному стані, або у вигляді двофазного потоку.

За принципом дії теплообмінні апарати діляться на рекуперативні, регенеративні й змішувальні (або контактні). У рекуператорах забезпечується передача тепла від гарячого теплоносія до холодного через поділяючу їх стінку (за конструктивним виконанням рекуператори бувають найрізноманітнішими: кожухотрубчастими, радіаторними, пластинчасторебристими, спіральними, стільниковими, крученими й багатьма іншими). У регенераторах гарячий і холодний теплоносії обмивають ту саму поверхню теплообміну (теплоємну насадку, що акумулює тепло), наприклад, повітропідігрівники доменних печей, регенератори поділу повітря й ін. Режим роботи регенераторів звичайно нестаціонарний. У змішувальних апаратах передача тепла між теплоносіями здійснюється шляхом безпосереднього їхнього змішування (контакту). Часто контактний теплообмін супроводжується масообміном, наприклад, у градирнях, скруберах, ежекторах та ін.

Окрім наведених, існує безліч їх різновидів, що застосовуються в техніці. Найбільш широке застосування знаходять рекуперативні теплообмінні апарати різного призначення.

48 Тепловий розрахунок рекуператорів.

Тепловий розрахунок рекуператорів може бути проектним, метою якого є визначення поверхні теплообміну, і перевірочним, у результаті якого при відомій поверхні нагрівання F визначаються кількість переданої теплоти (теплова потужність Q) і кінцеві температури теплоносіїв й . Основними розрахунковими рівняннями є рівняння теплового балансу (рівняння I закону термодинаміки), яке за відсутності теплових втрат від корпуса апарата має вигляд

,

де нижній індекс «1» та «2» ставляться відповідно до гарячого й холодного теплоносія; верхні індекси « ^/ » та « ^// » – до параметрів теплоносіїв на вході й виході. Очевидно, що при роботі в стаціонарному режимі масові витрати теплоносіїв постійні за довжиною теплообміну. Так як падіння тиску при течії теплоносіїв у рекуператорі незначне (припустимі втрати зазвичай задаються при проектуванні), то розрахунок різниць ентальпій для будь-яких газоподібних або рідких середовищ за відсутності фазових перетворень здійснюють за середньою ізобарною теплоємністю у необхідному інтервалі температур.

Третім розрахунковим рівнянням є основне співвідношення теплопередачі, що за умови , представляється як

,

де - середній температурний напір між теплоносіями.