3.2. Визначення параметрів теплообмінника-рекуператора

Поверхню теплопередачі можна визначити з рівняння теплопередачі для поверхневих теплообмінників

F = Q / (кт  tср)

(3.13)

де Q – тепловий потік, Вт;

К_т – коефіцієнт теплопередачі, Вт/ (м²  К);

t_ср – середня різниця температур гарячого і холодного теплоносія, К.

Тепловий потік (кількість переданої теплоти) дорівнює

Q = Uo  Ср  ρ  Т

(3.14)

де Т – зміна температури теплоносія, К.

Для визначення Т и t_cp необхідно знати початкові і кінцеві температури двох потоків у теплообміннику, що зв'язані рівнянням теплового балансу

   ( – ) = 1,03     ( – ),

(3.15)

де U_o – об'ємна витрата газової суміші, м³/с;

c_р – питома теплоємність газової суміші, кДж /(кг  K);

Т_вх,Т_вих – температури на вході і виході, К;

ρ – густина вихідної суміші, кг/м³;

1,03 – коефіцієнт, що враховує тепловтрати в навколишнє середовище.

Індекси Т і МТ позначають трубний і міжтрубний простір теплообмінника відповідно.

У розглянутому випадку практично одна і та сама кількість газу проходить по трубному і міжтрубному простору, тому з достатньою точністю можна вважати, що

    

Тоді рівняння (3.15) прийме вигляд

– = 1,03 ( – ),

(3.16)

Використовуючи позначення температур потоків на рис 3.1; можна записати:

= Т_вих ,

= Т_к ,

= Т₀ ,

= Т_вх при роботі без нагрівача (3),

= Т_пр при роботі з нагрівачем (3).

Тоді

Твих – Тк = 1,03(Твх – Т0)

(3.17 а)

чи

Твих – Тк = 1,03(Тпр – Т0)

(3.17 б)

З рівнянь (3.17а чи 3.17б) знаходять будь-яку температуру, знаючи інших три.

Середню різницю температур (t_ср) знаходять як середню арифметичну різниць температур на обох кінцях теплообмінника.

(3.18 а)

чи

(3.18 б)

Для даного випадку значення коефіцієнта теплопередачі від газу до газу знаходитися в межах 10–60 Вт/(м²К). Для первісного вибору теплообмінника значення К_Т приймають у зазначеному інтервалі, після виконання перевірочного розрахунку за допомогою програми САLFT1 значення коефіцієнта теплопередачі можна уточнити. Визначивши необхідні величини по основному рівнянню теплопередачі (3.13) знаходять необхідну поверхню.

По знайденій поверхні теплопередачі вибирають найближчий стандартний одноходовий теплообмінник. При виборі також варто керуватися величиною швидкості теплоносія, що рекомендується, у трубках: для газів при невеликому тиску w = 4–15 м/с. Лінійна швидкість потоку дозволяє визначити межі прохідного перетину трубного простору для заданого потоку

S_тр = U₀ / w.

Варто вибирати такий теплообмінник, для якого табличне значення прохідного перетину більше розрахункового S_тр.

У табл. 1 додатків приведені параметри стандартних теплообмінників типу ТН, ТК, ХН, ХК з трубками 252. При виконанні розрахунків використовуються теплофізичні властивості суміші для повітря, що приведені в табл. 2 додатків.

Використовуючи програму CALFT1 із програмного комплексу EKTEPL.EXE проводять перевірочний розрахунок обраного теплообмінника і визначають запас поверхні. Якщо запас поверхні менш 5–10% і більше 40–50%, то теплообмінник обрано невдало і слід уточнити вибір і повторити перевірочний розрахунок.