Задача №2
Имеется
рекуперативный теплообменник для
подогрева воды от начальной температуры
до
.
Греющий теплоноситель – газ с температурами
и
.
Коэффициент теплопередачи
.
Определить необходимую площадь
поверхности нагрева при прямоточной и
противоточной схемах движения
теплоносителей, если расход воды
.
Дано:
;
;
;
;
;
;
.
?
?
Рисунок 2.1 – Диаграмма распределения температур
поповерхности прямоточного теплообменника
Решение:
Перед тем, как находить площади поверхностей нагрева, вычислим по формуле (1) теплоту, которая отдаётся от горячей к холодной воде
,
(1) где
– коэффициент теплопроводности воды;
– расход
воды;
–
разность
температур.
Подставим известные величины в формулу (1) и получим
Вычисление площади поверхности нагрева прямоточного теплообменника.
Пользуясь
рис. 2.1 найдём
и
Вычислим средний логарифмический температурный напор
Площадь нагрева при прямоточной схеме движения будет равна
Вычисление площади поверхности нагрева противоточного теплообменника.
Рисунок 2.2 – Диаграмма распределения температур по поверхности противоточного теплообменника
Пользуясь
рис. 2.2 найдём
и
.
Вычислим средний логарифмический температурный напор
Площадь нагрева при прямоточной схеме движения будет равна
На основании расчётных данных можно сделать вывод о том, что при данных условиях противоточный теплообменник будет являться более экономичным, т.к. при его конструировании он даёт меньший расход по использованию металла.
Краткие сведения по задаче.
Теплообменник –устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими теплоносителями либо между теплоносителем и поверхностью твёрдого тела. При этом тепловой поток в каждой точке сохраняет одно и то же направление. Если параметры теплоносителей на входах в теплообменник не изменяются, то при ламинарных течениях внутри параметры теплоносителей будут независимы от времени. В этом случае, процесс теплопередачи имеет стационарный характер, и такие теплообменники называют также стационарными, в противоположность, например, от регенеративных теплообменников.
Конструктивно теплообменник представляет собой теплоизолированный корпус, в котором особым образом расположены алюминиевые пластины с ребрами и боковыми проставками.
В теплообменнике нагрев свежего холодного воздуха происходит за счет охлаждения отработанного горячего воздуха, таким образом, в камеру поступает уже предварительно нагретый воздух.
Корпус теплообменника имеет входные и выходные отверстия, через которые теплообменник соединяется с печью и вытяжным вентилятором.
Вытяжной вентилятор, в зависимости от исполнения, может располагаться и внутри рекуперативного теплообменника.
Особенность рекуперативного заключается в том, что их можно использовать лишь в том случае, если хотя бы в одном месте приточные и вытяжные воздуховоды размещены в непосредственной близости друг от друга.
Дымовые газы подогревают концы тепловых труб, вызывая испарение жидкости и перемещение пара в противоположную часть трубы.
Применение рекуперативного теплообменника позволяет избежать конденсации влаги из воздуха в сушильной патере, при поступлении в камеру свежего холодного воздуха (в зимний период), а также уменьшает потери тепла с выбросом отработанного влажного воздуха на 5-10%.
В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, противоточными при параллельном встречном движении, а также перекрестноточными при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.