8. Моделир-е проц-в прямот-х теплообмен-в без учета тепл-й емкости стенки турбы.

Тепловые процессы протекают в теплообменных аппаратах. принимаются следующие допущения:

1. Режим движения теплоносителя — идеальное вытеснение;

2. В-на теплообмена между перв-м и втор-м теплоносителем опис-ся: где — коэф-нт теплопередачи.

3. Теплоемкость стенки мала по сравн-ю с теплоемк-ю частиц теплонос-ля, поэтому можно не учит-ть накопл-е тепла в стенке;

4. П ри измен-и t-ры одного из теплонос-й теплообмен происходит мгновенно.

Прямоточные кожухо-труб-е теплооб-ки

где , - весовые расходы; , – тепло-емкости. Выделим участок :

где — кол-во теплоты, поступ-ее в участок с перв-м теплоно-м за время ;

— кол-во теплоты перех-е на участке от первичного к вторичному теплоно-лю за время :

Изменение энтальпии на участке за время :

где — площадь сечения первичного потока;

— плотность частиц потока.

Разделим левую и правую часть на и возьмем предел:

Разделим на :

где

Уравнение (10) является уравнением профиля температур первичного теплоносителя.

Аналогично можно получить уравнение профиля температур вторичного теплоносителя:

где

9. Моделир-е проц-в противоточ-х теплооб-в без учета тепл-й емкости стенки трубы

П ротивоточный кожухотрубчатый теплообменник

В ыделим участок

Рис. 33

Для данного теплообменника уравнение профиля температур аналогично уравнению для прямоточного теплообменника:

Так как напр-е втор-го теплон-ля противоположно направлению первичного, то в уравнении изменится знак при :

Приведение уравнения профиля температур для прямоточного (10) и (11) и противоточного (1) и (2) не учитывают накопление тепла в стенке разделяющих теплон-ли. Это справедливо при:

1. Теплоёмкость стенки намного меньше и ;

2. Коэффициент передачи должно быть большим. Это условие обесп-ся, если оба теплоносителя в жидком виде.

Если один из теплоносителей газ (пар), то значительно уменьшается и необходимо при математическом моделировании учитывать накопление тепла в стенке.

10. Моделир-е проц-в в теплообмен-х с учетом накопл-я теплоты в его стенках.

– t-ра стенки; , – t-ры перв-го и втор-го теплоносителей.

Уд-е кол-во тепла, перед-ся от теплон-ля к стенке выражается:

Уд-й тепловой поток от стенки ко 2му теплоносителю выр-ся:

Прямоточный кожухотрубчатый теплообменник

Выделим участок :

Д ля данного теплообм-ка . - кол-во теплоты, передающееся от перв-го теплообменника к стенке:

С учетом (3) уравнение профиля температур первичного теплоносителя примет вид:

где

Для кол-ва теплоты , эти величины соответствуют тем же значениям, что и для прямоточного теплообменника.

- кол-во тепла, передающееся к вторичному теплоносителю.

С учетом (5) уравнение профиля температур для вторичного теплоносителя примет вид:

где

Система уравнений (4) и (6) является незамкнутой, так как в ней отсутствует уравнение для изменения температуры станки. Для этой цели определим уравнение изменения энтальпии участка стенки за время .

Подставим(3) и (5) в (7), получим:

Разделим на и возьмем предел при :

Разделим левую и правую часть на :

где

Противоточный кожухотрубчатый теплообменник

Направление оси принимаем по направлению первичного потока, а направление вторичного потока противоположно.

При математическом моделировании данного теплообменника уравнения (4) и (10) будут те же, а в уравнении (6) изменятся знаки при :