16.3. Середній температурний напір

При сталості масової витрати і коефіцієнта теплопередачі уздовж поверхні нагріву середня різниця температур (напір) визначається як средньологарифмічна величина

,

де - більша різниця температур; - менша різниця температур.

При , .

Прямотечія.	Протитечія.

- початкова і кінцева температури «гарячого» теплоносія на вході й виході

з апарату відповідно;

- початкова і кінцева температури «холодного» теплоносія на вході й

виході з апарату.

Прямотечія: ; .

Протитечія: ; .

Для складних схем:

1. Визначається ;

2. Визначаються допоміжні величини: ; ;

3. За спеціальним графіком визначається поправка .

4. Середній температурний напір .

16.4. Теплові розрахунки теплообмінних апаратів

Розрізняють проектний (конструктивний) і перевірочний розрахунки теплообмінних апаратів. Метою перевірочного розрахунку є визначення поверхні нагріву апарату при його проектуванні. Перевірочний розрахунок виконується при визначенні кінцевих температур теплоносіїв при відомій величині поверхні нагріву. В основі розрахунку лежать два рівняння:

Рівняння теплового балансу:

1. – без зміни агрегатного стану теплоносіїв;

– зі зміною агрегатного стану одного теплоносія.

2. Загальне рівняння теплопередачі: .

У рівняннях: G, с – витрата і теплоємність теплоносіїв; t - температура; η=1,03÷1,05 – коефіцієнт втрати теплоти в навколишнє середовище; D - витрата пари; і_п., і_к – ентальпія пари й конденсату; k – коефіцієнт теплопередачі; – середній температурний напір;

F - площа поверхні теплообміну; Q – кількість переданої теплоти. Індекси: «'» - вхід в апарат; «''» - вихід з апарату; 1 - гарячий; 2 - холодний.

У перевірочному розрахунку визначаються кінцеві температури теплоносіїв по формулах, в які вводять величини П і Z, які є функціями і визначаються по таблицях.

Наприклад,

прямотечія: ; ;

протитечія: ;

Тепловий проектний розрахунок проводиться в такому порядку:

1. За рівнянням теплового балансу визначається Q;

2. Задаються швидкостями теплоносіїв і деякими конструктивними розмірами;

3. Розраховуються коефіцієнти тепловіддачі α₁ і α₂;

4. Розраховується коефіцієнт теплопередачі;

5. Визначається середній температурний напір ;

6. Із загального рівняння теплопередачі розраховується поверхня нагріву апарату ;

7. За величиною F визначають і уточнюють конструктивні розміри.

16.5. Основи гідромеханічного розрахунку теплообмінних апаратів

Результатом розрахунку є визначення втрат тиску теплоносія при проходженні через апарат.

Повні втрати

де – сума втрат натиску на тертя;

– сума втрат натиску на місцеві опори;

– сума втрат натиску на прискорення;

– сума опорів самотяги.

; ; ; ,

де h – відстань по вертикалі між входом і виходом;

ρ, ρ₀ – густина теплоносія і навколишнього повітря.